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可打敗鋰鐵電池專利束縛僵局的超級電池
2011/07/14 15:18:01瀏覽1738|回應0|推薦1

1801年,伏打把他的“電堆”裝置公開給拿破崙,他不可能想到兩個世紀之後,他的發明可能成為人類生活的中心。由被鹽水浸泡的鋅和銀電極的原始電池使得小型電化學能源-鋰電池成為了現代消費電子市場的中心。 

 

在《瓶瓶裝閃電》中,科學記者森斯-費萊徹解釋了鋰電池的工作原理,並且對致使鋰電池盛行的研究節奏進行了描述。每年數十億的元件生產和數十億的美元利潤,可見移動電子市場正在繁榮。

 

在綠色能源中,鋰電池也受到了新的挑戰。費萊徹描述到發展下一代鋰電池的激烈競爭,但是可能更多的人選擇現有的技術。  

 

日益減少的石油資源以及備受關注的氣候變化迫使我們使用更多的替代能源,比如太陽能、風能,也不得不用混合動力車、油電混合車以及最終的全電動汽車來替代污染的內燃汽車。

 

由於我們的太陽不能按照我們的要求發光,風不能按照我們的意願吹來,這些可再生能源的成功應用依賴于我們高效的儲電能力。

 

電化學電池,特別是鋰電池,成為了最佳選擇,因為它們把化學能轉變為電能效率很高並且無有毒物質釋放。 

 

玻利維亞和南美國家巨大儲量的碳酸鋰鹽可使汽車電池製造商持續使用幾個世紀。迄今,鋰電池還不切合混合動力車或電動汽車的技術要求。我們面臨的挑戰是超越現在化學技術從而生產更安全、更便宜、更大能量密度的電池,這將是困難的。但是由於生態、經濟和政治的回報以至於多個國家直接在電池技術研發方面投入了驚人數額的資金。

 

過去十年的結果就像費萊徹說到的那樣,“先進的電池如雨後春筍般湧現”。

 

這些激烈的競爭活動也引起了一系列的專利衝突和優先權的官司,費萊徹恰當地稱之為“鋰戰爭”。

 

他關注由鋰電池陰極材料專利引起的多邊爭執,一種有橄欖石晶狀結構的鋰-鐵磷酸鹽是最有前景的先進電極材料之一。正如他說的,這種衝突不是新近發生的,專利爭端和企圖暴富的炒作自電池商業起初一直存在。

 

幸運的是,電池科學界避開了這種惡劣的氛圍,繼續取得進展。與鋰-鐵磷酸鹽一樣,其他新型材料已經用到了電池的三個主要部件,陽極、陰極和電解液。但是仍沒有輕易做到一次充電能為一輛小型電動車通過一段合理的道路提供電力的鋰電池。 

 

亟待解決的是超級電池的能量密度至少要高於現在的兩到三倍。

 

最有希望的是鋰-硫磺和鋰-空氣電池,原理上可以儲存5-10倍目前電池的容量。這些在概念上簡單,但是實行起來已被一些不可逾越的障礙拖延了:放電產品(多硫化物)的高溶解度;就鋰硫電池而言,電極材料的高電阻;氧電極的慢動力學;鋰空氣電池中鋰陽極的不穩定性。 

 

高級硫電極納米形態學的發展,氧還原過程的闡明,使用恰當的催化劑反應速率的提升和薄膜保護的鋰電極的穩定,過去的幾年已經有了突破。雖然應用之路仍然很長,但電動汽車的競賽已經拉開了帷幕。

 

在電動車行業,早期在混合動力車投注中獲勝的日本行業領跑者仍是最大玩家,許多汽車製造商和電池生產商聯合經營以追趕領跑的日本人。 

 

隨著將來鋰需求的增加,出現了一些諸如地殼中該金屬含量是否可以維持其在汽車行業的問題。費萊徹巧妙地分析了這些爭論,生動地描述了他到玻利維亞、智利參觀兩大主要鹽礦床的旅行,加上阿根廷的第三大鹽礦床,這些都是最豐富的碳酸鋰源。儲量可以持續數百年,因此即使在所有的汽車都成為混合動力或電動的這種不可能發生的情況下,也有足夠的鋰來滿足我們的需求。 

 

《瓶裝閃電》是對電池尖端科技和其在我們社會中的地位的引人注目的介紹。我唯一的批評是費萊徹沒有肯定美國和歐洲科學團隊的工作,這些在八十年代早期開發鋰離子電池概念的人包括墨菲、阿曼德和我自己。這個領域之後十多年就沉默下來,直到上世紀九十年代早期為了商業化的鋰離子電池,日本索尼公司優化了這種想法。就像費萊徹提到的,許多從那時已經發生了。

 

比威靂動能科技關心你及你的愛車

( 休閒生活其他 )
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