鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2585次 | 2018年05月31日
簡(jiǎn)述燃料電池催化劑的新突破
但筆者想要強(qiáng)調(diào)的是,這些前瞻技術(shù)的成果距產(chǎn)業(yè)化都還有一段相當(dāng)?shù)木嚯x。當(dāng)然,這里并不是說(shuō)國(guó)內(nèi)專家的研究脫離了產(chǎn)業(yè)化,而是指鋰電本身距離下一代電池技術(shù)還比較遠(yuǎn)。
目前國(guó)內(nèi)的共識(shí)是,近期通過(guò)高鎳三元正極、硅碳負(fù)極實(shí)現(xiàn)300wh/kg;中期(2025年)是基于富鋰錳基/高容量Si—C負(fù)極,實(shí)現(xiàn)單體400wh/kg;遠(yuǎn)期則是開(kāi)發(fā)鋰硫、鋰空電池,實(shí)現(xiàn)單體比能量500wh/kg。
其中,近期高鎳三元/硅碳負(fù)極體系,其實(shí)已經(jīng)存在了,硅碳負(fù)極材料和811三元正極材料甚至形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模,但在實(shí)際應(yīng)用中,國(guó)內(nèi)還沒(méi)有哪一家車企量產(chǎn)該體系電池的電動(dòng)汽車,更別提形成規(guī)模化了。
也就是說(shuō),在國(guó)內(nèi)專家的“共識(shí)”中,300wh/kg、400wh/kg、500wh/kg的目標(biāo)是達(dá)到,而不是大規(guī)模應(yīng)用。因此,媒體、論壇中頻頻傳出的鋰電技術(shù)預(yù)言,對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)還要再打一個(gè)折扣。
而事實(shí)上,當(dāng)前在馬路上行駛的電動(dòng)汽車,其動(dòng)力電池絕大部分還是多年前就出現(xiàn)的523三元體系。因此,從應(yīng)用端來(lái)看,最迫在眉睫的提升還不是鋰電池的革新(急也沒(méi)有用),而是如何最大化的利用好當(dāng)前體系的動(dòng)力電池。
不過(guò)話說(shuō)回來(lái),從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,鋰電前瞻技術(shù)直接關(guān)系到國(guó)內(nèi)新能源行業(yè)能否實(shí)現(xiàn)彎道超車,因?yàn)榧幢銓?shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛,動(dòng)力系統(tǒng)的重要性依然不會(huì)改變。
下面就來(lái)看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。
1、低成本碳基電催化劑大幅提升燃料電池的能量密度
據(jù)外媒報(bào)道,英國(guó)薩里大學(xué)與倫敦瑪麗王后大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)制作低成本碳基電催化劑,該產(chǎn)品可被用于陰離子交換膜燃料電池,該款催化劑有助于將燃料電池的能量密度提升至703mW/cm2。相較之下,該領(lǐng)域早前的能量密度僅為50mW/cm2。
該類催化劑選用了價(jià)格便宜的埃洛石作為模板,利用尿素及糠醛分別作為其氮源及碳源,糠醛是一種有機(jī)化學(xué)物,可利用燕麥、小麥麩或鋸屑制得。然后,再將上述材料加工為黑色細(xì)粉,并將其用作氮摻雜碳電催化劑。
點(diǎn)評(píng):燃料電池催化劑一直是燃料電池領(lǐng)域的研究重點(diǎn),畢竟鉑電極的成本太高,而不少人詬病的燃料電池功率低也是因?yàn)榻档统杀緶p少了鉑用量(燃料電池功率密度可以通過(guò)鉑電極非線性疊加),燃料電池要真正的大規(guī)模應(yīng)用,新的催化劑必不可少,此外,壽命也是燃料電池的一大制約因素。不過(guò)看該研究,新催化劑原料均來(lái)自農(nóng)作物,莫名的有一股不靠譜的鄉(xiāng)土氣息(想起那些用農(nóng)作物研究鋰電池最后無(wú)疾而終的報(bào)道)。
2、新技術(shù)使鋰電池"返老還童"
援引Straitstimes消息,新加坡南洋理工大學(xué)研發(fā)人員通過(guò)增加電池電極實(shí)現(xiàn)了讓鋰電池在10小時(shí)內(nèi)恢復(fù)95%的可用容量。具體而言,新技術(shù)通過(guò)新增電極除去影響電池性能的“雜質(zhì)”物質(zhì),使得電池性能得以恢復(fù)。
如果這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,那么這將會(huì)對(duì)電動(dòng)車行業(yè)帶來(lái)極大利好。目前電動(dòng)車用鋰電池循環(huán)次數(shù)仍無(wú)法令人滿意,在實(shí)際使用幾年后電池容量損耗相當(dāng)大,更換電池的成本使得車輛使用成本激增。全新的電池修復(fù)技術(shù)可以極大降低電池更換的頻率,提升電動(dòng)車的性能和性價(jià)比。
點(diǎn)評(píng):其實(shí)筆者完全無(wú)法想象其原理,增加極片10小時(shí)內(nèi)就能清除電池雜質(zhì),就能恢復(fù)電池95%的容量。就好像突然有個(gè)人過(guò)來(lái)說(shuō)自己雜交出了一種水稻,吃完后一個(gè)月能排除人體內(nèi)雜質(zhì),使60歲的人返老還童到30歲。而事實(shí)上,鋰電池容量衰減的過(guò)程是一個(gè)個(gè)微小偏差不斷積累的過(guò)程,那么輕易的就回到過(guò)去,大概只有吹牛一種辦法。
3、新型負(fù)極材料2min實(shí)現(xiàn)300次充放電
韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院發(fā)布消息稱,該院聯(lián)合首爾大學(xué)利用富鋰錳鎳鈷錳氧化物(LMR)材料,制作出可以克服表面熱化現(xiàn)象的新型陽(yáng)極材料。該技術(shù)可以提高電動(dòng)汽車電池的性能。該研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)雜志《納米快報(bào)》(NanoLetters)上。
LMR材料比其它陽(yáng)極材料能源密度高,安全性強(qiáng),但在充放電時(shí),結(jié)晶結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,這種現(xiàn)象主要發(fā)生在陽(yáng)極材料粒子的表面,在商業(yè)化應(yīng)用上存在局限性。韓國(guó)技術(shù)使LMR陽(yáng)極材料表面保持穩(wěn)定,進(jìn)而形成快速傳達(dá)鋰離子的表面結(jié)構(gòu),抑制材料熱化現(xiàn)象,制作工藝簡(jiǎn)單、便捷。
研究結(jié)果表明,該新型材料在2分鐘內(nèi)進(jìn)行300次以上的高速充放電時(shí),維持了原有的特性。該技術(shù)可以縮短充電時(shí)間、提高行駛距離,同時(shí),陽(yáng)極材料的合成方法及改善方案可應(yīng)用于下一代電動(dòng)汽車及中大型能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。
點(diǎn)評(píng):2分鐘內(nèi)進(jìn)行300次以上的高速充放電,也就是平均2.5秒一次充放電,實(shí)際充電大概1秒?這已經(jīng)不是業(yè)內(nèi)常說(shuō)的快充、閃充了。筆者突然想起半年前日本一家研究所宣稱研發(fā)1秒充滿電的黑科技,或許是與韓國(guó)的這個(gè)研究采用了相同的手法。當(dāng)然,筆者這里說(shuō)的手法不是指技術(shù),而是指脫離實(shí)際的測(cè)量方式,即并沒(méi)有真正構(gòu)成完整的電池體系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。