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新型纳米锂电池研发成功 可用于风能太阳能储电

日期:2012年11月09日 08:52 来源:科学网 作者:

 

    锂电池对大多数人来说并不是什么神奇东西,锂二次电池虽然已广泛使用于3C产品上 然而笔记本计算机随着 CPU的使用,耗电量增加外同时LCD屏幕尺寸加大,分辨率提高,高容量硬盘及DVD-ROM的使用,未来笔记本电脑整体功耗明显提高,因此对锂电池主要的技术提升需求。

  目前薄型锂电池的体积能量密度(340~360 Wh/L仍无法符合其规格目标。未来各种多功能的手表(Multifunctional将具有电话,DSC(数码相机),MP3等功能。此时对能量密度高且薄型化锂电池的需求更加迫切。
 
    纳米锂电池是对锂离子电池正负极材料纳米化加工后制成的电池,是绿色环保产品,对环境不造成污染,并且成本较目前的高容量电池低。纳米锂电池技术的关键点是高容量、高功率、高安全性之纳米级锂电池材料的开发与落实应用。

  据了解,复旦大学化学系、新能源研究院教授夏永姚课题组采用固相合成技术结合独特的碳包覆技术,成功制备了具有自主知识产权的高电子导电性的纳米钛酸锂材料,可用于风能、太阳能储电。

  夏永姚教授介绍,以碳为电极材料的传统锂电池,存在一定的安全隐患,近年来,手机电池在一些情况下发生爆炸伤人的事件时有发生。另一方面,传统锂离子电池循环寿命有限和对极限温度耐受性较低,使其在大规模储能以及电动汽车无法推广使用。

  新型钛酸锂为“零张力”材料,使电池寿命大大延长,充放电循环可达数千次以上。新研发的钛酸锂负极材料与锰酸锂正极材料的新型电池组已应用于风光互补的环保绿色照明系统之上。“传统的太阳能路灯用于储电的锂电池每两年就要更换一次,而用新型材料制成的锂电池使用寿命可达15年。”夏永姚介绍说,新型钛酸锂电极材料还可用于制造大型储能、动力锂电池,新型锂电池冲放次数远远高于传统锂电池。电动汽车也正是由于蓄电池存在问题而难以得到推广,比如普通的电动汽车可能使用两年后便需要换电池,而使用新型锂电池则可以使用至少10年以上,使电动汽车成本大大降低。

  新型锂电池在备用电源、储能电池、风力发电均衡电源、无人搬运车、叉车、机器人、电动自行车、电动摩托、混合动力车和燃料电池汽车等领域具有广泛应用前景。目前复旦大学课题组积极寻求合作伙伴,期望早日实现新电池产业化。

  而之前美国Sandia国家实验室的Jianyu Huang和他的研究团队声称研制成功据称世界上最小的锂电池,该可充电锂电池是在综合纳米技术中心(CINT)的一台投射式电子显微镜下制作成的。

    该纳米电池的阳极由一跟直径100nm,长度10μm的二氧化锡纳米线构成——仅有人类头发的1/7000粗细,该纳米电池还由3mm长的锂钴氧化物阴极以及离子液体电解质组成,在投射电子显微镜下完成“组装”。

    主持该研究项目的Jianyu Huang表示,他们开发出的超微型化电池制造方法可以激励更多对于显微电池制造的研究,从而更全面的了解控制电池性能和可靠性的机制。基于纳米线的锂离子电池在充电密度和能效上都会比现有锂电池有大幅提升,未来可能让混合动力汽车、笔记本、手机等锂电池应用产品受益。


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