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中国电池技术突破 解决传统材料制约难题
  • 锂电池经过这些年来发展,在技术上已经可以满足较大的社会需求,但是需求是无止境的,新的产品不断提高新要求,但是受限于材料技术,锂电池的发展还受到一定制约。    近年来,可再生能源在世界范围内得到迅速发...

    锂电池经过这些年来发展,在技术上已经可以满足较大的社会需求,但是需求是无止境的,新的产品不断提高新要求,但是受限于材料技术,锂电池的发展还受到一定制约。
      
      近年来,可再生能源在世界范围内得到迅速发展,而大规模储能技术是解决可再生能源并网发电的关键核心技术。传统的以有机溶剂为电解液的锂离子电池尽管在能量密度上具有优势,但也存在安全性较低和成本较高的问题。与之相比,水系离子电池具有价格廉价、无环境污染且安全性高等优点,在电网级别的大规模储能体系中具有潜在的重要应用前景。
      
      预计到2013年全球锂离子电池产业规模将达到278.1亿美元,2015年,新能源汽车的产业化应用将带动全球锂离子电池的产业规模达到523.2亿美元。
      
      就中国市场而言,得益于动力锂离子电池的快速发展,2013年锂离子电池整体市场规模将达到741.7亿元,同比增长33.2%,并且未来三年市场规模增速均会保持在30%以上,到2015年,整个中国锂离子电池的市场规模将突破1000亿元,达到1251.5亿元。
      
      加大锂电池技术的开发力度,就是当前产业发展的当务之急。现阶段由于钠资源的相对丰富,钠离子水系电池被认为是下一代水系二次电池的理想选择。然而,目前适用于水系钠离子电池的电极材料极为匮乏,这成为了阻碍钠离子电池发展的瓶颈。
      
      基于此,中科院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室陈亮博士首次提出锂钠混合离子电解质这一全新理念来构建新型水系离子电池。该类电池的一极采用选择性嵌入/脱嵌锂离子的化合物为活性材料,而另一极则选用对钠离子具有选择性嵌入/脱嵌活性的化合物作为活性材料,同时以Li /Na 混合离子水溶液作为电解质。与传统锂离子电池“摇椅式”的工作原理不同,该新型电池在充放电过程中,锂离子和钠离子分别仅在电池的一极上发生嵌入与脱出(如图1所示)。这一全新电池类型既扩宽了现有锂离子电池材料的应用范围,又为钠离子电池发展开辟了新的途径,而且对于丰富储能电池体系具有重要的科学意义。
      
      此外,该新型电池独特的工作方式还使其具有Li /Na 分离的功能。通过构建如图2所示的简单反应体系,通过反复的充放电过程即可分别实现对Li 和Na 的富集,与现有的化学分离技术相比操作更为简便且更加绿色环保,因此该技术在海(或卤)水中Li 和Na 的大规模分离方面具有重要的应用前景。
      
      现在,锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统,邮电通讯的不间断电源,以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。(御风)

    锂电池经过这些年来发展,在技术上已经可以满足较大的社会需求,但是需求是无止境的,新的产品不断提高新要求,但是受限于材料技术,锂电池的发展还受到一定制约。    近年来,可再生能源在世界范围内得到迅速发...