超级电池/石墨烯电池还不是最牛的 盘点12种新型电池技术

 

1800年，意大利科学家伏打（Volta）将不同的金属与电解液接触做成Volta堆，被认为是人类历史上第一套电源装置。人类先后发明了铅酸蓄电池、以NH4Cl为电解液的锌—二氧化锰干电池、镉-镍电池、铁-镍蓄、碱性锌锰电池和锂离子电池等。

 

随着三星Note7爆炸的话题不断发酵，电池这一曾经的幕后功臣又重新成了我们关注的焦点。不免让许多人担心，我们是不是要与性能接近极限的锂电池为伍很久很久？答案当然是否定的。其实我们还有很多新型电池正在蓄势待发打破格局。下面我们就来共同盘点一下新型电池技术。

 

近日，极致动力科技（天津）有限公司展示了一种续航与充电能力都堪称“恐怖”的超级电池，充满一次电仅需3-5分钟。

 

从配图中我们看到，电池采用圆柱形设计，整齐的拍成一排，这种设计保证了每一颗电池中间都留有缝隙，便于散热。

 

极致动力董事长魏喆介绍说，这种超级电池主要应用在大巴车以及码头吊取集装箱的吊车上，一辆电动大巴车需要297颗电池。

 

他表示，“我们这种电池属于镍氢电池，虽然在体积和重量上做不到锂电池那么轻薄，但是在安全性和充电能力方面，绝对要大大优于锂电池。”

 

据了解，在常温20-40℃的情况下，超级电池充电一次只要3-5分钟，寿命为5-8年。在油电混合大巴车上时，每当车辆刹车，超级电池可以回收能源，也就是可以自动完成充电。据估算，使用超级电池后，一辆油电混合大巴车的节油率可以达到40%左右。

 

此外，电池安全性也比锂电池更好，超级电池已经经过针刺、挤压、高温、坠落等一系列实验，不会像锂电池那样容易爆炸。

 

 

近日，本田汽车与一支研发团队携手合作，开发出世界上第一块可以实际应用的镁充电电池。据了解，镁的成本比锂低了96%，除此之外，续航时间更长，日本媒体报道称，新电池可能会成为颠覆性产品，安装新电池之后，智能手机及其它设备充电一次可以续航更长时间。

 

据报道，领导此次研发活动的是日本埼玉县工业技术中心（SaitamaIndustrialTechnologyCenter，简称Saitec），本田研发团队在和光市评估了电池的可行性。开发者预计镁电池最开始时会在智能手机、其它便携设备中商用。镁电池开发者希望能在2018年之前销售产品。本田汽车和Saitec团队将会在下个月的千叶（靠近日本东京）科学会议上展示电池。

 

据了解，研究人员镁用在可充电电池遇到了同样的困难，在充电放电、放电充电的过程中，镁的充电性能会快速退化，基于此，研究人员开发了一种新材料氧化钒，将它涂在正极，这样一来，离子在氧化钒和镁负极之间流动就会更容易一些。氧化钒可以增加镁的充电次数，防止衰退。为了提高安全性，研究人员添加了一种有机物质，它可以降低镁电池起火的风险。

 

 

近日，日本产业技术综合研究所宣布，其与筑波大学共同开发出了一种锂硫电池，通过采用金属有机骨架作为电池隔膜，实现了长期稳定的充放电循环特性。据介绍，在1C的电流密度（恒流放电1小时后结束放电时的电流值）下进行1500次循环测试之后，这种锂硫电池仍可保持高达900mAh/g的充电容量。

 

采用硫作为锂电池正极的锂硫电池具有正极容量高（理论值为1675mAh/g）的特点，作为新一代蓄电池备受期待。在2008年太阳能飞机首航时，就使用了锂硫电池，白天时，太阳能飞机上的光伏发电板仅为飞行提供能力，而且为其锂硫电池充电，以维持晚上飞行所需的动力。

 

 

固态锂电池与普通锂离子电池的主要区别在于它将传统的有机电解液替换成固态电解质。采用有机电解液的传统锂离子充电电池，因有过度充电、内部短路等异常时可能导致电解液发热，有自燃甚至爆炸的危险。采用固态电解质的固态锂电池，不仅在安全性上大大提高，在使用寿命和能量密度上都有了很大的改善。

 

由于固态锂电池内部不含液体，消除了任何液体泄漏的问题，在体积和重量上较之传统锂电池也有所降低，同时适应能力更强，这些优势十分有利于固态锂电池在储能和新能源汽车领域上展开应用。目前科研界以及工业界都在研发以及生产固态锂电池，并将其视为最有潜力的新一代电池产品。

 

 

相比常规使用的充电电池，液流电池的规模更大一些，这是因为液流电池的形式和功能不同于常见的锂离子电池。在液流电池单元中，液态电解质在两个容器箱体中循环流动，而两个箱体通过一个薄膜进行分离。离子穿越薄膜就实现了电荷转移，整个过程与氢燃料电池的发电原理类似。液流电池组较锂离子电池有更高的安全性，即便放置很长一段时间，电能也不会出现流失，因此很适合用来储存太阳能、风能等可再生能源。

 

美国太平洋西北国家实验室（PNNL）的研究人员使用低成本及可持续的合成分子开发了一种全新的有机液流电池，其生产成本比常见的全钒液流电池成本降低了60%左右，这也使新型液流电池在储能领域里的占有巨大的优势。

 

液态金属电池是通过液态金属的氧化还原反应，把化学能转化成电能。金属呈液态是该电池的特点，利用液体的流动性，液态金属电池具有高倍率充放电性能及电池系统的可放大性，这也使得液态金属电池能满足能量型和功率型双重应用，在大规模储能中有着广阔的应用前景。

 

来自麻省理工学院的一组研究人员就开发出了一种新型全液态金属电池系统，这种系统造价便宜，且使用寿命较长。据研究团队称，此装置可让风能和太阳能这些可再生能源具备与传统能源相竞争的能力。

 

 

马里兰大学的一队研究者最近开发了一款廉价的新材料，该材料将在新一代电池上充当负极。在实验中该团队发现，橡树叶被加热到1000摄氏度后，其碳基结构会被瓦解，随后所剩物质中就可容纳电解质。眼下，该团队还在对其他自然材料进行测试，包括泥炭土和香蕉皮等。

 

众所周知，电池的寿命会随着充放电次数的增加而逐渐缩短，而澳大利亚斯威本科技大学的研发人员就在试图解决这一问题。他们开发出了新型石墨烯电池，这款电池不但拥有超强的快充能力（几秒钟），而且其耐用性也不一般，研发人员开出的使用期限为一辈子。石墨烯材料的运用克服了传统电池所有的缺点，同时这款产品也非常环保，而且造价便宜。

 

 

弗吉尼亚理工学院的团队开发了一款用糖做的电池，其优点是超强的续航能力。研究人员从糖中分离除了麦芽糖精，而它就是这款新型电池的能量来源。麦芽糖精与空气接触后，电池就会释放电子来发电。由于糖便宜且存量大，所以此款新电池成本较低，最重要的是它拥有可降解的特性。

 

 

这款电池完全是加州大学的研发人员在无意中发现的，它让传统的锂电池变得一无是处。研发人员用黄金制作了纳米线，随后将其与新材料相结合，这对组合让电池的充放次数大幅提高，同时电池性能也不会随充电次数增加而衰减。

 

 

自毁电池面向的并不是大众市场，但在特殊领域它却能大显身手，而且它也克服了此前一次性电池污染环境的问题。这款电池由爱荷华州立大学开发，主要用于军事用途，用光、热或者液体都能将其引爆。此外，引爆后即使进入了水中，也不会对水体造成污染。

 

 

这款电池可是将环保的概念发挥到了极致，为了为自家电池正名，AquionEnergy的威特克里居然真的啃掉一块电池吃了下去（肯定不怎么好吃）。这款电池的部件都由生物衍生材料制成，在变身电池前它们可能是尘土、棉花、碳或盐水。不过，这款电池可不是给移动设备准备的，它要做“大事业”，比如做家庭或公司的备用电源，而为其提供电能的则是环保的风能或太阳能。