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既不挥发也不易燃,环境适应能力更强,储能可达到同类锂离子电池的3倍,且成本更低。有人说,如果新型玻璃电池能够实现商业化,可促进电动汽车推广,重振交通运输业。今天我们来一起揭开玻璃电池的秘密。
锂电池之父、年诺贝尔化学奖得主约翰·古迪纳夫(JohnGoodenough)近日透露,已研制出一款新型玻璃电池,今天IND4汽车人带您探寻玻璃电池的秘密。
玻璃电池问世,好在哪?
听说过干电池、铅 、锂电池,可你听说过玻璃电池吗?
1、安全性高,环境适应力更强
玻璃电池的关键就是使用固体玻璃电解质,而不是锂电池常用的液态电解质。液态电解质在阳极(电池的背面)和阴极(电池的正面)之间,运输导电的锂离子,如果液态电池充电速度过快,枝晶失控生长容易导致短路,还会起火。而固体的电解质解决了困扰锂离子电池的锂枝晶生长问题,降低了电路板短路和易燃的风险。
此外,因为电解质中碱性离子传输的活化能很小,所以,由便携式可充电的玻璃电池提供动力的电动汽车,在零下20℃到60℃之间,也毫无压力,解决了现如今锂电池低温失常的问题。
2、储能可达到同类锂离子电池的3倍
通过向玻璃中注入钠或锂,使其在电池内形成电极,早期测试表明,新型电池的充放电周期可能达到“数千次”,超过典型镍锰钴或 铁锂电池的平均水平(-个循环)。新电池技术的储能能力,可达到同类锂离子电池的3倍,用于配置电动汽车后,可以分分钟满电,不再需要以小时计。
三倍延长电动汽车的行驶范围,使得电动汽车可与汽油动力汽车并驾齐驱,帮助这个成长中的环保市场获利。
3、环保且成本更低
新型玻璃电池采用的新技术可以用来在电网上存储间歇性太阳能和风能,为世界环保事业做出突出贡献。同时,玻璃电解质也使用了可持续的材料,用廉价的盐来代替锂,而盐可以从广泛可得的海水中提取,成本更低。
据了解,玻璃电池最早于年在《能源与环境科学》杂志进行了描述。在IND4汽车人平台可提供原版论文。
玻璃电池两年内投放市场
新的锂玻璃电池研究很有前景,但这项新技术仍需几年的时间,才能被引入商业市场。
据IEEE(美国电气电子工程师学会)主期刊《IEEESpectrum》报道,位于加拿大的储能专业公司Hydro-Quebec正在将古迪纳夫的固态电池推向市场。
该技术的专利权已由研究团队所在的德克萨斯大学奥斯汀分校转让给Hydro-Quebec。这家加拿大公司在电池储能技术方面是全球公认的先锋。Hydro-Quebec有着雄心勃勃的计划:玻璃电池应该在两年内准备好投放市场,然后,合作伙伴公司可以大规模生产电池。
目前,德国汽车巨头梅赛德斯-奔驰正与Hydro-Quebec合作开发新的电池技术。
约翰·B·古迪纳夫:我想让汽车尾气消失
现在,跟随小编小步跑,一起去了解一下玻璃电池研究团队的诺奖大神:约翰·B·古迪纳夫。
年7月25日,古迪纳夫在美国出生。他有一个年长三岁的哥哥,其父是大学历史老师,家庭生活富足。
然而天有不测风云,古迪纳夫患有先天读写困难症。但尽管如此,古迪纳夫还是克服了种种困难,考入耶鲁大学。年,他获得了数学学士学位,以班上 异的成绩毕业但其实他的兴趣点还是在物理。
不过天不遂人愿,当时正值二战期间,古迪纳夫没再进修而是转身投入战争,他毅然加入美国空*,作为气象专家在美国陆*航空部队工作。在服兵役期间,发誓战后有机会一定要学习物理。
年退役后,经过不懈努力,古迪纳夫考进芝加哥大学,主攻固体物理,师从大名鼎鼎的齐纳二极管的发明人、诺贝尔奖获得者——ClarenceZener,这对他未来钻研动力电池材料研究起到了相当大的作用。
年,古迪纳夫获得固态物理博士学位。随后,他进入林肯实验室进行关于内存的材料物理研究。更重要的是,古迪纳夫在此期间, 次接触到了锂离子在固体中的迁移,随后开始固态陶瓷的基础研究。
年,他54岁,古迪纳夫进入牛津大学任教并兼任无机化学研究负责人,借此展开了对固体化学的研究。他主要研究可用于能量转换的新材料,并提出了碱金属离子固态电解质的构架结构概念,由此获得了以尖晶石层状结构氧化物作为阴极的锂离子二次电池的基本专利。
当时的西方市场其实已经有了金属锂作为电极的锂电池,非常受市场青睐,这项技术被掌握在一家名为MoliEnergy的加拿大公司手中,该公司本以为能发大财,却没想到电池发生了爆炸事故。
受此事件的影响,当时正研究钴酸锂正极材料的古迪纳夫一再表示,其安全系数比金属锂更高,不太可能发生类似事故。但显然西方市场被爆炸吓破了胆,态度就是管你多安全,一概弃用。
都说“上帝为你关上一道门,也会为你打开一扇窗。”古迪纳夫的钴酸锂研究,与日本索尼产生了“化学效应”。
年,索尼研发出了锂电池可用的石墨负极材料,但苦于没有合适的正极与之匹配,无法制成锂离子电池。
正在“挠头”时,古迪纳夫研究的钴酸锂对索尼来说简直就像一道亮光闪现出来。很快,索尼将钴酸锂和石墨结合,开发出了全新的可充电锂电池。这种锂离子电池一经问世立刻受到市场欢迎,古迪纳夫也由此声名大噪。
随着时光推移、市场发展和技术突破,钴酸锂由于结构不稳定等问题,渐渐无法满足需求,市场急需替代产品出现。
古迪纳夫也