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锂电池,挑战容量

发布日期:2014-07-10 作者:网络
 我们正在展望一个广泛利用清洁能源的新时代。作为这个时代的标志性场景之一,人们希望看到满街跑着的都是类似特斯拉电动车这样的新型轿车,它不再需要汽油,而是用蓄满了电的锂电池驱动。到那时候,遍布道路两旁的加油站也将会被充电站所取代。最新的消息是,上海市已经宣布对特斯拉电动车实行免牌照上牌政策,并支持他们更快地在中国建设超级充电站。

然而,当你意识到电动车使用的电池和你手机里装着的电池并无本质区别,令人欢欣鼓舞的光明远景可能就要盖上一朵乌云了。手机党经常苦恼的就是电池的续航能力。许多人的手机早上充满,下午见底,一天必须充一次。笔记本电脑同样有这个问题,几个小时就可能电量告罄。电动车没开多远就“趴窝”,需要频繁充电,这是它的实用性备受质疑的焦点。特斯拉唯一投放市场的ModelS型电动车,最高配置的车型宣称一次充满电后可以行驶480公里,已经是很了不起的成绩了。

为什么电池“不耐用”?在一定的空间里,物质所能储存能量的大小被称作“能量密度”。从能量密度的排位来看,电池几乎垫底。以每千克产生的能量作为指标,我们日常使用的汽油能达到50兆焦耳,而锂电池的平均水平还不到1兆焦耳。其他类型的电池同样在极低的水准徘徊。显然,我们不可能把电池的体积做得无限大;为了提升电池的容量,只能着眼于提高电池的能量密度,但是困难重重。这项技术到底难在哪里?

客观地看,锂电池体积小、分量轻、寿命长、成本低,又安全、又环保,较短的充电时间就能换来较长的使用时间……已经是人类目前找到的极为优质的电池。但是,科学家总是精益求精。刘润说,改良的关键,是寻找更优质的正极和负极材料,来提升电池的能量密度。

负极材料可能的替代品有锂硅合金等,其能量密度比石墨高近十倍。找到更稳定的正极材料则显得更加重要。现在人们主要用的是钴酸锂,这种材料很昂贵,而稳定性和能量密度则不尽如人意。科学家正在研究是否有可能用铁基或锰基的氧化物来代替它。

在可预见的未来,我们有可能获得更大容量的电池吗?科学家还是围绕锂来下功夫。因为锂参与反应的电子比例高,金属锂自身的能量密度大。锂硫电池和锂空气电池都存在理论上的可能性,它们是电池,却可以提供像汽油燃料一样丰沛的能量。不过,实际的开发推广仍然面对诸多挑战。

看来,对电动车感兴趣的你,还是需要暂时接受跑上一阵子就要充电的现实。纽约的科学家最近有一项新发明,把太阳能充电板做成窨井盖的模样,让电动车随时可以停在路面上充电。对于特斯拉来说,这可是个好消息。

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