鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1089次 | 2021年12月13日
鋰離子電池之父John Goodenough研制新型鈉-玻璃快充電池,能儲(chǔ)存3倍電量
4月8日消息,鋰電池之父、2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主約翰·古迪納夫(JohnGoodenough)近日透露,已研制出鈉-玻璃電池,其儲(chǔ)能力是當(dāng)前鋰電池的3倍。
論文和專(zhuān)利中介紹,鈉-玻璃電池使用了摻雜鈉或鋰等堿金屬的玻璃作為電解質(zhì)(充放電時(shí),離子穿過(guò)陽(yáng)極和陰極的介質(zhì)),其儲(chǔ)能力是當(dāng)前鋰電池的3倍,而且用于配置電動(dòng)汽車(chē)后,可以分分鐘滿電,不再需要以小時(shí)計(jì)。新電池還具備安全、長(zhǎng)壽命、成本低的特點(diǎn),不再需要嚴(yán)格依賴(lài)鋰來(lái)開(kāi)發(fā)。
據(jù)國(guó)際IT專(zhuān)業(yè)雜志PCWorld報(bào)道,古迪納夫這一里程碑式的研究于近日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》(Energy&EnvrionmentalScience)上。
古迪納夫是費(fèi)米獎(jiǎng)得主,對(duì)材料科學(xué)與技術(shù),特別是鋰離子電池領(lǐng)域做出了重要貢獻(xiàn)。他既是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰陽(yáng)極材料的發(fā)明人,還發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰材料可用作鋰離子電池陰極,加快了鋰離子電池的商業(yè)化,對(duì)全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了重要影響。
此次,古迪納夫與瑪麗亞·海倫娜·布拉加(MariaHelenaBraga)合作開(kāi)發(fā)出一款電池,使用固態(tài)玻璃作為電解質(zhì)。據(jù)了解,此款電池具有許多優(yōu)點(diǎn),如不易燃燒、體積能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電速度快等。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
研究人員表示,固態(tài)電池能夠解決包括安全性在內(nèi)的許多問(wèn)題。例如,去年年底韓國(guó)三星集團(tuán)因電池起火爆炸而被迫召回其生產(chǎn)的三星GalaxyNote7手機(jī)。調(diào)查顯示,在三星GalaxyNote7手機(jī)電池事故中,主要是因?yàn)槎搪芬痣姵販囟冗^(guò)熱,或者電池爆炸。據(jù)電腦世界報(bào)道,電池短路的原因之一是被稱(chēng)為“樹(shù)突(或樹(shù)枝)”的金屬晶須自發(fā)地形成,并穿透隔離電池陰極和陽(yáng)極的電解質(zhì)屏障。
約翰·古迪納夫和瑪麗亞·海倫娜·布拉加聲稱(chēng),使用玻璃電解質(zhì)的固態(tài)電池能夠防止這些造成短路的金屬晶須的形成。
根據(jù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),固態(tài)電池的能量密度接近傳統(tǒng)鋰離子電池的3倍。這也就意味著,理論上,在相同體積的情況下,固態(tài)電池上能夠存儲(chǔ)相當(dāng)于鋰離子電池3倍的電量。同時(shí),研究人員還表示,固態(tài)電池能充、放電超過(guò)1200個(gè)周期,還能在零下4華氏度(相當(dāng)于零下15.6攝氏度)的環(huán)境中正常使用。
約翰·古迪納夫和瑪麗亞·海倫娜·布拉加教授先前研發(fā)出的非晶固態(tài)電解質(zhì)。
據(jù)悉,約翰·古迪納夫和瑪麗亞·海倫娜·布拉加目前正在繼續(xù)推進(jìn)他們的固態(tài)電池研究,并且還準(zhǔn)備申請(qǐng)專(zhuān)利。他們表示,使用鈉元素制作的固態(tài)玻璃電解質(zhì),會(huì)比鋰離子電池使用的鋰元素更加利于環(huán)保,也能夠簡(jiǎn)化制造過(guò)程。所以計(jì)劃近期與電池制造商合作,開(kāi)發(fā)和測(cè)試為電動(dòng)汽車(chē)和能源存儲(chǔ)裝置提供的新型電池。
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
有分析認(rèn)為,固態(tài)電池投入市場(chǎng)以后將給電動(dòng)車(chē)行業(yè)帶來(lái)巨大變革。因?yàn)楦叩哪芰棵芏纫馕吨?,一輛電動(dòng)汽車(chē)一次充電后的續(xù)航里程將被大幅提高。除此之外,該新款固態(tài)電池中的電解質(zhì)在低溫環(huán)境中仍然具有很高的導(dǎo)電性,因此可以確保電動(dòng)汽車(chē)在零度以下的天氣中仍然能正常工作。
古迪納夫向《麻省理工科技評(píng)論》表示,他們正在準(zhǔn)備給這款新型固態(tài)電池申請(qǐng)專(zhuān)利,并計(jì)劃與電池生產(chǎn)廠商合作,開(kāi)發(fā)和測(cè)試為電動(dòng)汽車(chē)和能源存儲(chǔ)裝置提供的新型電池。
“最終產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)會(huì)與電池生產(chǎn)商合作完成,我才不想做產(chǎn)品研發(fā),也不想做生意,畢竟我已經(jīng)94歲了,要那些錢(qián)也沒(méi)什么用?!惫诺霞{夫說(shuō)道。
約翰·古迪納夫在1922年7月25日于德國(guó)出生,是美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校機(jī)械工程系教授、固體物理學(xué)家,鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)明人,鋰離子電池的奠基人之一。
年過(guò)九旬的他仍然奮斗在科研一線,致力于研發(fā)高密度、高安全性的固態(tài)電池,解決人類(lèi)的潛在能源問(wèn)題。
古迪納夫如今是德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的教授,上周,他首次透露,鈉-玻璃電池已研制成型。
論文和專(zhuān)利中介紹,鈉-玻璃電池使用了摻雜鈉或鋰等堿金屬的玻璃作為電解質(zhì)(充放電時(shí),離子穿過(guò)陽(yáng)極和陰極的介質(zhì)),其儲(chǔ)能力是當(dāng)前鋰電池的3倍,而且用于配置電動(dòng)汽車(chē)后,可以分分鐘滿電,不再需要以小時(shí)計(jì)。
據(jù)悉,新電池還具備安全、長(zhǎng)壽命、成本低的特點(diǎn),不再需要嚴(yán)格依賴(lài)鋰來(lái)開(kāi)發(fā)。
鈉-玻璃電池獲得進(jìn)一步驗(yàn)證后將投入商用,鋰電池之父能用新創(chuàng)造來(lái)取代他曾經(jīng)給帶來(lái)的巨大貢獻(xiàn)嗎,拭目以待。安可能源