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前沿電池技術(shù)進(jìn)展匯總
DQZHAN訊：前沿電池技術(shù)進(jìn)展匯總
近日，電池前沿技術(shù)進(jìn)展還是不錯(cuò)的，在電池結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)有機(jī)構(gòu)利用新型的3D打印技術(shù)打印出了電池，這能很有效的提高電池的一致性，同時(shí)形狀可以任意改變，這無疑會(huì)拓展電池的應(yīng)用領(lǐng)域;還有研究人員從微觀方面著手，以陶瓷材料為載體內(nèi)部排列納米每個(gè)納米孔兩端做為陰陽極，這樣能實(shí)現(xiàn)快充，能量密度提升也就變得可行了;更有顛覆性的瑞典博士聲稱以聚合物制造純粹的有機(jī)電池可以解決現(xiàn)在電池的缺陷;同樣超級(jí)電容也是具有**潛質(zhì)的，相比于鋰電池的確有很多的優(yōu)點(diǎn)。雖然這些新技術(shù)離實(shí)際的應(yīng)用還有以一定的距離，但是充滿趣味和顛覆性的想法是值得關(guān)注的。

1.石墨烯：*有希望帶來電池技術(shù)**

近日石墨烯(Graphene)3D實(shí)驗(yàn)室對(duì)外宣布其利用3D打印技術(shù)成功打印出3D打印電池，該電池作為結(jié)構(gòu)性多功能電池，其有著巨大的應(yīng)用潛能。Graphene3D實(shí)驗(yàn)室所采用的3D打印技術(shù)主要包括熔絲制造技術(shù)，通過利用該技術(shù)其成功研發(fā)打印出了一種石墨烯電池。



工作原理：Graphene3D實(shí)驗(yàn)室通過將石墨烯納米薄片與熔絲制造的熱塑性塑料相融合，從而*終形成了具有良好導(dǎo)電性能的3D打印絲極。Graphene3D實(shí)驗(yàn)室表示，目前3D打印技術(shù)一般需要對(duì)電池的不同組成部件分別進(jìn)行單獨(dú)打印，例如電池所采用的陰極、陽極以及電解質(zhì)等均需要單獨(dú)打印。而一臺(tái)可以進(jìn)行多種材料同時(shí)打印的3D打印機(jī)可以大大簡(jiǎn)化電池的3D打印過程，在一次打印過程中就可以完成整個(gè)電池的打印工作。

該多功能結(jié)構(gòu)電池研發(fā)項(xiàng)目被稱之為“RANGE”項(xiàng)目。Graphene3D實(shí)驗(yàn)室目前已經(jīng)就以上3D打印電池所涉及到的新材料**和新方法向美國(guó)**局和商標(biāo)局提交了臨時(shí)的**申請(qǐng)。

點(diǎn)評(píng)：石墨烯與3D打印的結(jié)合，這兩者目前*受熱捧。這個(gè)思路的確不錯(cuò)，特別是對(duì)電動(dòng)汽車的電池來說，大量的電池需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)來檢測(cè)電池的一致性，而3D打印電池能非常有效地提高電池的一致性，這無疑會(huì)給大量的新入門的電動(dòng)車企減輕不少壓力。另一個(gè)方面是電池形狀可以隨意改變，這將有效地拓展電池的應(yīng)用范圍。筆者將繼續(xù)關(guān)注這方面的進(jìn)展，希望能看到這項(xiàng)技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用。
2.新型納米電池：快充加高能量密度

美國(guó)馬里蘭大學(xué)帶來了好消息，他們成功研發(fā)了一種全新結(jié)構(gòu)的電池，體積只有郵票大小，采用陶瓷材質(zhì)，內(nèi)部縱向排列了數(shù)以百萬記的納米孔。

每一個(gè)納米孔均內(nèi)含電解質(zhì)，兩端作為陰陽極，也就是說，每一個(gè)納米孔都是一個(gè)微型電池，它們組成納米陣列進(jìn)行充放電。



據(jù)該校稱，現(xiàn)在的原型可以在10分鐘內(nèi)充滿，能夠循環(huán)使用上千次。他們并沒有提及電池的容量，不過他們也提到，會(huì)在下一版本中將能量密度提升10倍。



點(diǎn)評(píng)：快速充電與能量密度的提高都是現(xiàn)在電池技術(shù)上面臨的兩大難題，這兩個(gè)方面有一個(gè)方面得到真正的提高，困擾大家的很多問題將會(huì)迎刃而解。如果馬里蘭大學(xué)真能像他們所描述的那樣，把能量提升10倍，這對(duì)數(shù)碼產(chǎn)品和電動(dòng)汽來說是大有裨益的。另外，在快充狀態(tài)下能循環(huán)上千次，相比于現(xiàn)在使用的電池來說壽命算是很長(zhǎng)的了，因?yàn)榫同F(xiàn)在技術(shù)來說，快充對(duì)電池的壽命影響很大。
3.塑料電池：潛力巨大優(yōu)勢(shì)明顯

瑞典烏普薩拉大學(xué)博士生ChristofferKarlsson在博士論文中對(duì)其研究成果有所展示。即，以一類新型有機(jī)材料——導(dǎo)電氧化還原聚合物，一類導(dǎo)電塑料——解決如今電池的固有缺陷。

Karlsson極為捍衛(wèi)其研究成果，并在烏普薩拉大學(xué)發(fā)布新聞稿稱，這種塑料擁有巨大的開發(fā)潛力，是電池的未來。

導(dǎo)電聚合物具有許多獨(dú)特性質(zhì)，因而導(dǎo)致其廣泛且形式各異。導(dǎo)電聚合物不僅具備金屬的導(dǎo)電性，更具備塑料的可塑性，這是一大優(yōu)勢(shì)。此外，“鍛造”這類材料不需要高溫，這樣一來成本很低，這也是一大誘人之處。

這名瑞典博士認(rèn)為，以環(huán)境友好的方式，用可再生資源打造新型電池，與當(dāng)今所使用的無機(jī)材料電池是天壤之別。“它們有潛力作為未來環(huán)境友好型電池的電極材料，同時(shí)更有可能以聚合物制造純粹的有機(jī)電池。”ChristofferKarlsson如是說。

點(diǎn)評(píng)：導(dǎo)電聚合物電池聽起來的確不錯(cuò)，就它作為有機(jī)物的特性來說，這種電池的環(huán)境友好性要遠(yuǎn)超過現(xiàn)在使用的電池，但是論文中未提到這種電池能量密度以及壽命如何，然而這些又是必須關(guān)注的，能量密度低壽命短的話，很難達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的，也就降低了這種電池的應(yīng)用范圍，要想得到大面積的推廣就很難了。

4.超級(jí)電容：另一種途徑

澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)(QUT)正在研發(fā)新一代超級(jí)電容，以后你可能在電動(dòng)汽車中找不到碩大的電池了，因?yàn)殡姵貙⒈话卜旁谲嚤?、車頂、車門、車蓋、底板等各種地方。

當(dāng)前已有汽車用上了超級(jí)電容，相比鋰電池，超級(jí)電容具有超快充電速度、超長(zhǎng)使用壽命、更輕質(zhì)量、**等優(yōu)點(diǎn)，*大的殺手锏是可以瞬間吸收或釋放極高的能量，充電時(shí)間僅需幾分鐘，而當(dāng)前的鋰電池電動(dòng)汽車則需要幾個(gè)小時(shí)。
不過其當(dāng)前的致命弱點(diǎn)是能量密度很低，所以該大學(xué)在新一代超級(jí)電容研發(fā)上的突破口就是提高能量密度。他們稱，新一代超級(jí)電容可以比鋰電池存儲(chǔ)更多的能量，未來一輛采用這種超級(jí)電容的汽車，完全充滿電可以跑500公里。

值得一提的是，這種電池還有望應(yīng)用到智能手機(jī)上。

點(diǎn)評(píng)：超級(jí)電容雖然倍受青睞，但是關(guān)于這方面的研究進(jìn)展緩慢，真正達(dá)到使用級(jí)別的更是****，QUT在超級(jí)電容研究方面一直有著不錯(cuò)的進(jìn)展。同樣，這次QUT宣稱的正在研發(fā)的新一代超級(jí)電容從提高能量密度著手，來提高超級(jí)電容的實(shí)用性，試想如果這種想法得以實(shí)現(xiàn)，以后無論是數(shù)碼產(chǎn)品還是電動(dòng)汽車，電池寓于外殼之中，再也沒必要專為碩大的電池留出相應(yīng)的空間了，這將又會(huì)是一場(chǎng)**性的變化。

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