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锂电池的下一代会是什么电池?

单论更高能量密度/比能量的二次电池(排除燃料电池、核电池,因为它们是一次电池,比如氢燃料电池、金属/空气燃料电池,燃料电池应该去和石油、天然气、生物乙醇、内燃机、蒸汽机对比,比效率、比功率、比成本、比污染,无论如何也比不到锂离子电池头上,顶多能配锂离子电池弄个电电混动,但是内燃机也有配锂离子电池做油电混动啊,也是一样的),理论上的最高比能量体系是锂/硅体系或者锂/空气(真)体系,这两个体系都未必一定能实现。

单论更高能量密度/比能量的二次电池(排除燃料电池、核电池,因为它们是一次电池,比如氢燃料电池、金属/空气燃料电池,燃料电池应该去和石油、天然气、生物乙醇、内燃机、蒸汽机对比,比效率、比功率、比成本、比污染,无论如何也比不到锂离子电池头上,顶多能配锂离子电池弄个电电混动,但是内燃机也有配锂离子电池做油电混动啊,也是一样的),理论上的最高比能量体系是锂/硅体系或者锂/空气(真)体系,这两个体系都未必一定能实现。

金属锂负极已经研究了三十多年,现在热门的体系锂硫、锂空、全固态电池都是通过使用金属锂才能获得高比能量,但是金属锂负极的枝晶问题这三十多年是没有解决的,不知道有没有可能解决,在我看来是停滞三十年没什么实质进展的。

现在研究的锂氧气电池算上氧气罐重量的话能量密度应该是低于常规电池的,除非实现真正的空气作为电极反应物才是有意义的工作,也很难,因为氮气也和锂反应,空气中能和锂反应的东西太多了。

硅的问题现在在一步步的走,添加量在一点点增加,可能是最接近量产(低硅含量的体系已有量产)的一项吧。

其它的金属元素(Na电池、Mg电池、Zn电池、Al电池)比能量没有能够超过锂的,我想一定不会是下一代电池,为什么一定要研发一个理论上就比上一代产品性能要差的体系呢?

辅材上,石墨烯啊固态电解质啊什么的,影响不大,顶多就是锦上添花(如果不是添乱的话,现在看石墨烯起到的负面效果的可能性还要大一点),算不上新一代吧。

至于更高倍率的电池如超级电容、赝电容这些,我不认为能算下一代,因为只要肯降能量密度,总有办法做到更高倍率的,比能量是一个热力学的问题,比功率是个动力学的问题,热力学的问题无疑更基础一些,动力学的问题无论如何无法超出热力学划定的范围。

所以差不多就这样了,终点算成是金属锂配硅,大概比能量1000Wh/kg,现在是300Wh/kg,看中间怎么分、分几代。

稿件来源:知乎  
[ 作者:翟传鑫 ] [ 查看:382 ]  [ 搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友
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