新型电池发展方向_未来10大最具潜力的锂电池新材料

　　新型电池的概念

　　新型电池是自第二次世界大战以来，为了适应工业以及宇宙航行等新技术的发展需要，先后研制成的多种电池。其包括锌银电池、锂电池、太阳电池等。其优点包括自重小、体积小、容量大、温度适应范围宽、使用安全、储存期长、维护方便等。

　　1.锌银电池

　　锌银电池通称为银锌电池，采用氢氧化钾或氢氧化钠为电解液，由银作正极材料，锌作负极材料。锌银电池主要优点是比能量高。

　　2.锂电池

　　锂电池的主要优点是在较小的体积或自重下，能放出较大的电能（比能量比锌银电池大得多），放电时电压十分平稳，储存寿命长，能在很宽广温度范围内有效工作。

　　3.太阳电池

　　常用的太阳电池是由硅制成的，除此之外也可以利用砷化镓。

　　4. 核电池

　　通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线的热能转变为电能而制造而成。

　　新型电池发展方向的4S法则

　　澳大利亚伍伦贡大学超导与电子材料研究所，提出了新型电池发展方向的4S法则，即stable（稳定）、safe（安全）、smart（智能化）、sustainable（可持续）。相比于传统电池，新型电池的循环稳定性是一个巨大的挑战；功能化隔膜在解决这一问题中发挥了非常重要的作用。该工作打破了五大高效新型电池（锂硫电池、室温钠硫电池、锂有机电池、有机液流电池和锂空气电池）之间的界限，介绍了选择性隔膜的重要作用、相应隔膜材料的功能性质和作用机理。

　　

　　新型电池的发展方向

　　1、充电时间大幅缩短

　　技术发展使得电池容量不断扩大，但随之而来的是充电时间的延长，对充电速度也有了更高的要求。目前的主流电动车的慢充时间在5到10小时之间，快速充电能在1到2小时内充满，但长期使用会影响电池寿命。而世界上最快的特斯拉超级电站，仅需40分钟就能充电80%，但这和纳米锂电池一比就不算什么了。

　　新加坡南洋理工大学发明了一种基于纳米管的新型电池，能在2分钟内充电70%，其使用寿命长达20年。传统的锂电池无法快速充电，主要出于石墨电极的安全考虑，在工作时电极表面会形成电解质膜，减慢锂离子的运输速度。但南洋理工大学采用二氧化钛纳米管凝胶来替代石墨，能让化学反应加速，进而缩短充电时间。

　　2、蓄电量倍数提升

　　锂空气电池的最大优点是能量密度高，目前的锂离子电池能量密度只有200 Wh/kg左右，而现有的锂空气电池已经达到500 Wh/kg，理论上的极限是12k Wh/kg，还有极大的提升空间。IBM公司很看好这项技术，发起了“电池500”的项目，也就是将续航里程提升到500英里（即800公里）。

　　3、更轻便，更安全

　　传统锂电池采用液态电解质，而固态电池原理相同，只是将电解质换成固态——通常是金属混合物。这样设计的好处是让更多带电离子聚集在一起，传导更多的电流，同时有效减少电池体积和重量，安全性更出色。因为液态电解质在高温下会发生副反应，容易产生爆炸，而固态电池就不会有这问题。

　　4、生产成本更低

　　在此领域最领先的莫过于蒋业明教授开创的24M公司，半固态锂液流电池可以说是对液流电池的改进，它的电极由锂化合物粒子和电解液混合而成，电极厚度比传统锂电池增加5倍，既提升了能量密度，又减少80%的“非活性”材料，从而降低了材料成本。

　　未来10大最具潜力的锂电池新材料

　　1、硅碳复合负极材料

　　2、钛酸锂

　　3、石墨烯

　　4、碳纳米管

　　5、富锂锰基正极材料

　　6、动力型镍钴锰酸锂材料

　　7、涂覆隔膜

　　8、陶瓷氧化铝

　　9、高电压电解液

　　10、水性粘结剂