续航时间延长一倍!新型锂金属电池将应用于电动汽车
2016-08-25 10:01:00   来源:中国新闻网
内容摘要
美国科学家研发新型锂金属电池,能使续航时间延长一倍。该电池的研发者、麻省理工学院分立出来的SolidEnergy Systems计划于2017年初将这款电池安装到智能手机和可穿戴设备上,并在2018年之前延伸至电动汽车领域。

    研究人员称,最新的锂金属电池提供的电量将是目前智能手机、无人机和电动汽车电量的两倍,续航时间也将比现在翻上一番。

  该电池的研发者、麻省理工学院分立出来的SolidEnergy Systems计划于2017年初将这款电池安装到智能手机和可穿戴设备上,并在2018年之前延伸至电动汽车领域。而到了2016年11月,这款电池就可以在无人机上使用了。

  “这款新电池的能量密度是锂离子电池的两倍,因此体积只需锂离子电池的一般大,就能达到相同的放电时间。或者我们也可以让体积不变,续航时间则会比锂离子电池长一倍。”该电池的共同研发者、SolidEnergy公司的CEO胡启超说道。

  一般的电池均使用石墨作为阳极材料,但这款新电池则改用了高能锂金属薄膜,其中含有的离子数量更多,因此提供的电量也更多。通常来说,锂金属电池工作时间较短、也较为不稳定,但研究人员对其进行了改良,将它变成了可充电式电池,使用起来也更为安全。

美国科学家研发新型锂金属电池:或能使续航时间延长一倍 科技世界网

  

    iPhone 6目前使用的就是锂离子电池,可提供电量为1.8安培小时。而SolidEnergy电池的体积只有前者的一半,电量却高达2.0安培小时。

  胡启超指出,在过去几十年中,研究人员一直在试图研发可充电式锂金属电池,但成果寥寥。锂金属很难与电池电解液发生反应。而且,如果要增加电池的安全性,就要牺牲电池的能量性能。

  SolidEnergy研发团队使用极薄的锂金属薄膜作为电池阳极,厚度只有传统锂金属阳极的五分之一,比传统的石墨、碳、硅阳极更是薄了几倍、也轻了几倍,这样一来,电池的体积就缩小了一半。研究人员还研发了一种固体和液体混合的电解液,不需要加热就能达到效果。

  胡启超表示,他们最终研究出的电池既像锂金属电池一样能量持久,又像锂离子电池一样安全耐用。

  2012年,SolidEnergy研发团队赢得了麻省理工价值10万美元(约合66.4万元人民币)的创业大赛一等奖,并且闯进了麻省理工清洁能源大奖的决赛。此外,该团队还在白宫举办的国家清洁能源大奖赛上名列第二。

  2015年10月,SolidEnergy首次发布了可充电式锂金属手机电池,获得了超过1200万美元(约合7970万元人民币)的投资。

  如果该技术确实可行的话,它将面临着广大的发展前景。目前,电动汽车充满电后可以运行200英里(约合320公里)。胡启超表示,他们研究的电池体积、重量只有传统电池的一半大,但却可以行驶相同的距离。而如果体积和重量保持不变的话,充满电后的行驶距离便可以达到400英里(约合640公里)。

  伊隆·马斯克于2016年六月宣布,特斯拉已经具备了制造单次充电可行驶400英里的电动汽车的能力,但目前生产这种汽车还不具备经济效益。该公司计划在2025年之前研发出单次充电可行驶500公里的汽车。

  此外,随着无人机不断渗透进我们的日常生活,如果有了续航时间更长的电池,无人机也许会变得更加普遍。


速溶于水的电池:3分钟化解 含锂不能用于人体

    美国爱荷华州立大学科学家研制出一种能够自我毁灭的电池,这种电池具有在热或液体的作用下溶解的特性。

  爱荷华州立大学机械工程学教授蒙塔扎米(Montazami)和他的研究小组研制出的电池有2.5伏电压,能够驱动一个桌面计算器15分钟。

  这种电池可能用于保持军事机密的目的,也可以用于环境监控装置。

  蒙塔扎米教授说,这是首次获得的具有实用意义的临时性电池。

  但是,这种电池含有金属锂,不能用在人的身体内部。

   科学家多年来一直希望获得能够无害地溶解在人体内部的电池,以避免从体内取出电池的痛苦。

  蒙塔扎米教授和他的研究小组最新研制成功的是一种锂离子电池,他们把这项成果的详细内容发表在了《聚合物科学杂志.B卷:聚合物物理》上。

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    他们制成的电池长5毫米,宽6毫米,厚1毫米,从组成元件、结构和电化学反应的角度来看,类似于普通的商业电池。

  这个电池有阳极、阴极、电解质分离器,外层是以聚乙烯醇为基体的聚合物。

  如果把电池投入水中,其聚合物外壳将会膨胀,电极将会破裂,从而发生溶解,整个过程大约需要半个小时。

  但是,电池中的纳米颗粒将不会溶解,这也意味着电池不会完全溶解。

  上述研究报告说,“常规电子装置的设计特点是让装置持续很长时间,而临时性电子装置的独特之处在于,装置的工作时间是     较短的设定的一段时间,而且能在使用结束时迅速地,最好是完全地实现自我毁灭和消失。”

  科学家说,制造功率更大的电池是完全可能的,但分解的时间会长一些。

可溶解电池也可以在解决电子产品垃圾处理的问题上做出贡献。

  另据报道,美国伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校科学家正在研制能够溶于水的电子线路板。

  这所大学的教授罗杰斯(Rogers)说,他们研制的线路板会在倾倒到垃圾填充坑之后的3到6个月内分解。


携带锂电池乘机有风险 航空安全专家支妙招

    随着二十世纪微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,锂电池以能量比高、使用寿命长、重量轻、适应性强等优异的性能随之大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、家用小电器上。四川省安全监管局(四川煤监局)提醒您,由于锂是一种特别容易发生反应的金属,加之现今市面上流通的锂电池质量参差不齐,如果在乘坐飞机过程中没有适当的包装和处理,可能造成火灾以致危害航空安全,所以市民要学会如何安全携带锂电池和锂电池设备乘机。

    首先,要确认锂电池上标注的规格。现在的锂电池和锂电池设备大多为锂离子电池,它的规格以额定能量(瓦特小时Wh)计算,如果没有标明额定能量的按照额定能量(Wh)=电池容量(Ah)×标称电压(V)换算。而锂金属电池的规格是锂含量。确认了规格后,按照航空规范,选择托运或手提的方式携带,避免因规格判断失误而耽误办理登机手续的时间。

    再次,要注意几个特别规定,第一是针对“充电宝”中国民航局要求:严禁在托运行李中携带充电宝;严禁携带额定能量超过160Wh的充电宝;携带额定能量超过100Wh但不超过160Wh的充电宝,必须经航空公司批准且不得超过两个;严禁携带标识不清的充电宝;严禁在飞行过程中使用充电宝;严禁非个人自用目的携带充电宝。第二是针对“小型锂电池动力车”,虽然国际民航组织只给出了航空运输建议,对未超限的设备可以运输,但是国内外航空公司均进行了危险性的风险评估,现绝大部分的航空公司已经禁止此类物品的航空运输。

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    最后,教大家一个识别的技巧。一般我们的是手机、手表都不会超限,但是对于摄影器材,其电池额定能量较大,需要特别注意;对于充电宝,一般只标注了电池的容量,按照换算公式,只要您的充电宝容量不超过27000mAh,且标识清楚就可放心携带,但是切记,只能随身携带且不可在飞行过程中使用。随着二十世纪微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,锂电池以能量比高、使用寿命长、重量轻、适应性强等优异的性能随之大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、家用小电器上。四川省安全监管局(四川煤监局)提醒您,由于锂是一种特别容易发生反应的金属,加之现今市面上流通的锂电池质量参差不齐,如果在乘坐飞机过程中没有适当的包装和处理,可能造成火灾以致危害航空安全,所以市民要学会如何安全携带锂电池和锂电池设备乘机。

    首先,要确认锂电池上标注的规格。现在的锂电池和锂电池设备大多为锂离子电池,它的规格以额定能量(瓦特小时Wh)计算,如果没有标明额定能量的按照额定能量(Wh)=电池容量(Ah)×标称电压(V)换算。而锂金属电池的规格是锂含量。确认了规格后,按照相应的航空规范,选择托运或手提的方式携带,避免因规格判断失误而耽误办理登机手续的时间。

    再次,要注意几个特别规定,第一是针对“充电宝”中国民航局要求:严禁在托运行李中携带充电宝;严禁携带额定能量超过160Wh的充电宝;携带额定能量超过100Wh但不超过160Wh的充电宝,必须经航空公司批准且不得超过两个;严禁携带标识不清的充电宝;严禁在飞行过程中使用充电宝;严禁非个人自用目的携带充电宝。第二是针对“小型锂电池动力车”,虽然国际民航组织只给出了航空运输建议,对未超限的设备可以运输,但是国内外航空公司均进行了危险性的风险评估,现绝大部分的航空公司已经禁止此类物品的航空运输。

    最后,教大家一个识别的技巧。一般我们的是手机、手表都不会超限,但是对于摄影器材,其电池额定能量较大,需要特别注意;对于充电宝,一般只标注了电池的容量,按照换算公式,只要您的充电宝容量不超过27000mAh,且标识清楚就可放心携带,但是切记,只能随身携带且不可在飞行过程中使用。


研究人员用真菌提取废旧电池中的金属

    废旧电池的处理问题一直备受关注。当废弃电池渗透进入鱼类、农作物中后,不仅会破坏生态环境,甚至还影响人类的健康。目前研究人员需要借助高温或化学物质来分离提取废弃电池中的镍、钴等金属材料。为了减少对环境的影响,日前南佛罗里达大学的研究人员成功开发出一种全新的提取方法,利用黑曲霉、简青霉和产黄青霉这三种不同的真菌菌株来分离出废弃电池中的金属材料。

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    整个提取过程也相对简单。研究人员先将电池拆解,并对阴极进行粉末化处理。随后他们在拆解的电池废弃物中引入可产生有机酸的真菌。实验结果证明,利用真菌所产生的有机酸来有效提取出几乎所有的锂元素和近一半的钴元素。

  目前大部分的废旧电池和其他电子设备都是作为生活垃圾处理,在对垃圾进行焚烧处理时,废电池中的汞、铅、锌等重金属一部分在高温下排入大气,一部分成为灰渣,产生二次污染。而使用这种全新的提取方法能够减少环境污染,同时还能提高废旧电池的回收率。

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