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【深度】電池家族演化史

鉅大LARGE  |  點擊量:1734次  |  2020年02月28日  

在遙遠(yuǎn)的古時代,人們對雷電心存敬畏,地球上空每年都要發(fā)生幾十億次雷暴,它能把人擊倒,也能將高大的樹木劈成兩半,甚至引發(fā)熊熊烈火。西方人將雷電看作是“上帝的怒火”,東方人則將它稱為“雷神”,長期以來,雷電在人們心中一直是種可怕未知的東西。


直至三百多年前,本杰明·富蘭克林的科學(xué)家開始用風(fēng)箏捕捉雷電,正式開啟了人們對雷電的認(rèn)識,也開啟了人們對電的認(rèn)識,從那時起,人們就開始考慮如何將捕捉而來的電儲存。


「電池家族誕生史」


1799年,意大利的物理學(xué)家伏達(dá)對19年前意大利波羅那大學(xué)解剖學(xué)教授伽伐尼做蛙腿實驗提出“神經(jīng)電流體”理論做了詳細(xì)的研究,他用銅片、浸鹽水的紙片、鋅片依次重疊起來,創(chuàng)制了最早的獲得持續(xù)電流的伏達(dá)電堆。


1801年,他為拿破侖一世演示了伏達(dá)電堆,拿破侖授予他金質(zhì)獎?wù)虏⒎馑麨椴簟?/p>

1803年,德國化學(xué)家里特爾制造出一臺蓄電池。


1836年,英國化學(xué)家J.F.丹聶爾制造出了第一塊古典原電池。


1859年,法國物理學(xué)家普朗特制造出了第一臺可實用的鉛酸蓄電池。


1865年,法國化學(xué)家勒克朗謝制造出第一塊干電池。


1881年,法國科學(xué)家卡米爾·阿方斯·富爾(CamilleAlphonseFaure)改進(jìn)了電池的設(shè)計,第一輛用鉛酸電池為動力的三輪車誕生,車重為160kg,但時速僅為12km/h。


1884年,英國發(fā)明家和實業(yè)家英國發(fā)明家和實業(yè)家托馬斯·帕克(ThomasParker)用他自己專門設(shè)計的高容量可充電電池,在倫敦制造了第一輛實用的電動汽車。


1888年,化學(xué)家卡斯尼爾改進(jìn)了勒克朗謝的電池。


1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。


1970年,??松腗.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料,金屬鋰作為負(fù)極材料,制成首個鋰離子電池,被稱為鋰離子電池奠基人。


1991年,索尼公司和旭化成公司成功公布第一個商用鋰離子電池。


「鋰電家族當(dāng)家人」


目前,鋰電家族的當(dāng)代家主三元鋰離子電池和當(dāng)家主母磷酸鐵鋰離子電池能力超群,以其優(yōu)異的血脈及出眾的天賦統(tǒng)領(lǐng)著整個家族,他們作為當(dāng)下市場兩大最熱門的主流動力鋰電池,近幾年帶領(lǐng)著整個家族蒸蒸日上。


其中家主三元鋰離子電池又名三元·聚合物·鋰離子電池,為鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料的鋰離子電池,是近年來電池家族冉冉升起的新星電池,其身材瘦小,但能力最強(qiáng)、人氣最高,尤其與商用車家族關(guān)系較好,在眾汽車家族的扶持下,順利當(dāng)選鋰電家族當(dāng)家家主。雖然其能力強(qiáng)、體力好,但是他脾氣較為火爆,時常一點就“炸”,眾汽車家族對它可謂是又愛又恨。其中,汽車家族中最富盛名的“黑馬家族”特斯拉卻一直對他偏愛有加,雖然這位電池家主脾氣暴躁,但依然難擋他的蓋世才能。


當(dāng)代主母磷酸鐵鋰離子電池的全名是磷酸鐵鋰·鋰離子·電池,磷酸鐵鋰離子電池是指使用磷酸鐵鋰作為正極材料、石墨作為負(fù)極材料的鋰離子電池。當(dāng)家主母身強(qiáng)體壯,但脾氣溫和、健康開朗,雖能力稍遜家主三元·鋰離子電池,但也深受汽車世家豪門比亞迪家族的喜愛。


家主三元鋰離子電池及主母磷酸鐵鋰離子電池可謂是盛極一時,各領(lǐng)風(fēng)騷,都在各自的領(lǐng)域大展才能,不分伯仲。奈何時過境遷,家主和主母年事已高,能力也漸漸被挖掘一空,潛力也被開發(fā)殆盡,越來越多的家族新星開始嶄露頭角力爭家主之位。未來,將必是年輕人的天下。


各個分支不甘示弱,合縱連橫外部造車勢力,欲爭奪下一任家主之位。


「繼位爭奪」


押注那一款動力鋰電池技術(shù)路線,不是鋰電家族內(nèi)部的苦惱,是所有動力鋰電池外部支持者普遍遇到的困擾。


外部呼聲最高的,當(dāng)屬神龍見首不見尾的“固態(tài)電池”,它是個科技女神,傳說是一種使用固體電極和固體電解液的電池。固態(tài)電池一般功率密度較低,能量密度較高。由于固態(tài)電池的功率重量比較高,所以它是電動汽車家族中很多才俊理想的電池配偶??伤缤R中花水中月,一直以來都是只聞其聲不見其人。市面上有很多艷羨固態(tài)電池盛名而模仿其的“半固態(tài)電池”,打著“固態(tài)電池”的名號在外“招搖過市”,雖只學(xué)得幾分相似,卻也得到不少呼聲。據(jù)電池家族中最大的一股勢力,來自神秘東方的寧德時代家族稱,來自其家族的固態(tài)電池將于2030年正式露面參與家主競選。


與其處境相似的,還有石墨烯電池,由于其獨有的特性,石墨烯被稱為“神奇材料”,科學(xué)家甚至預(yù)言其將“徹底改變21世紀(jì)”。


近期,電池家族殺出一匹“黑馬”——“無鈷電池”,一直默默無聞的它,最近卻被頂尖造車勢力特斯拉家族看上,大力栽培。網(wǎng)傳它與當(dāng)家主母有血緣關(guān)系,但隨即遭特斯拉否認(rèn)。至今,無鈷電池的身世都是一個謎團(tuán),但不可否認(rèn),它也是電池家族中一員,并且極有可能成為近幾年電池家主候選人中的統(tǒng)帥。


當(dāng)然,還有一位氫燃料電池也極為亮眼,氫燃料電池能量密度高,長續(xù)航優(yōu)勢明顯,可以運用于大載荷場景,如大型遠(yuǎn)洋船舶、重型長途車輛,而電池家族中其他成員是難以勝任這些應(yīng)用場景的。超長續(xù)航能力及環(huán)保性成為了氫燃料電池最閃亮標(biāo)簽,全球各地政府也在加大對政策扶持力度,是未來最有望成為明星的電池。


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