電池百科
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隨著對(duì)太陽(yáng)能電池的需求持續(xù)增長(zhǎng),消費(fèi)者現(xiàn)在正尋求不那么突兀的方式,將其應(yīng)用到建筑和汽車(chē)中。 透明或半透明電池比標(biāo)準(zhǔn)的不透明硅太陽(yáng)能電池提供了更大的柔軟性和視覺(jué)吸引力,然而,它們相對(duì)較高的成本和較低的效率意味著它們的應(yīng)用一直比較緩慢。
研究人員開(kāi)發(fā)了一種利用石墨烯制造太陽(yáng)能電池的新技術(shù),這種電池可以安裝在玻璃、塑料、紙張和膠帶等表面。 想象一下,未來(lái)太陽(yáng)能電池就在我們身邊——在窗戶和墻壁上,手機(jī)上,筆記本電腦上,等等。 麻省理工學(xué)院(MIT)開(kāi)發(fā)的一種新型靈活透明的太陽(yáng)能電池,使這一未來(lái)又向前邁進(jìn)了一步。
最近在石墨烯技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)展為全天候石墨烯太陽(yáng)能電池板的可能性打開(kāi)了大門(mén),這種太陽(yáng)能電池板即使在傾盆大雨中也能持續(xù)為你的家庭供電。 一個(gè)科研小組發(fā)現(xiàn)了一種巧妙的方法,可以將太陽(yáng)能電池板帶到陽(yáng)光明媚的天氣之外,并將其置于雨中。國(guó)內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的研究成果,他們提出了一種混合太陽(yáng)能電池,可以在雨中產(chǎn)生可靠的電量。開(kāi)始設(shè)計(jì)一種基于有機(jī)染料技術(shù)的高效薄膜太陽(yáng)能電池,然后將其涂上一層幾乎不可見(jiàn)的石墨烯原子層。
由于關(guān)鍵參數(shù)之間的權(quán)衡性,在不犧牲其他性能的前提下改善一種性能對(duì)鋰離子電池來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。用一種化學(xué)氣相沉積過(guò)程,以生長(zhǎng)石墨烯-二氧化硅組件,稱為石墨烯球。 它的分層三維結(jié)構(gòu)與氧化硅納米顆粒中心,甚至允許1%重量的石墨烯球均勻地涂覆到一個(gè)富鎳層陰極通過(guò)可伸縮的Nobilta銑削。石墨烯球涂層通過(guò)抑制有害的副作用和提供有效的導(dǎo)電途徑,提高了循環(huán)壽命和快速充電能力。
挪威科技大學(xué)的研究人員的工業(yè)生態(tài)學(xué)課程設(shè)置與創(chuàng)造最環(huán)境可持續(xù)的目標(biāo)車(chē)輛,這是一個(gè)不小的挑戰(zhàn),因?yàn)橐呀?jīng)有世界上估計(jì)有10億輛轎車(chē)和輕型卡車(chē)的公路,這一數(shù)字在2035年預(yù)計(jì)將翻一番。
由于對(duì)建筑集成光伏系統(tǒng)(BIPVs)的需求日益增加,開(kāi)發(fā)高效、低成本的透明或半透明太陽(yáng)能電池來(lái)替代現(xiàn)有的不透明和昂貴的硅基太陽(yáng)能電池板變得越來(lái)越重要。 香港理工大學(xué)應(yīng)用物理系已成功研制出高效率及低成本的石墨烯電極半透性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。 在摻雜氟的氧化錫底部電極(FTO)或石墨烯頂部電極的照射下,這種新發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換效率(PCEs)約為12%,而傳統(tǒng)的半透明太陽(yáng)能電池只有7%。
多年來(lái),科學(xué)家們一直在嘗試用硅制造一種實(shí)用的鋰離子電池陽(yáng)極,這種陽(yáng)極每次充電能儲(chǔ)存的能量是目前商用陽(yáng)極的10倍,并能制造出體積更小、重量更輕的高性能電池。 但是有兩個(gè)主要的問(wèn)題阻礙了電池充電:硅顆粒在充電過(guò)程中膨脹、開(kāi)裂和破碎,它們與電池電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng),形成一層涂層,削弱了電池的性能。
與體積和重量相比,鋰離子電池具有良好的容量。不過(guò)也有一個(gè)缺點(diǎn):充電時(shí)間長(zhǎng)。另一個(gè)缺點(diǎn)是他們的最大輸出功率。鋰離子電池可能有很大的容量,但由于過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn),它們的最大輸出功率是有限的。 石墨烯電池是通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的鋰離子電池制成的。這是通過(guò)在電極中添加石墨烯來(lái)實(shí)現(xiàn)的,石墨烯可以改變電極的化學(xué)和物理性質(zhì)。結(jié)果改善了充放電速率特性和容量。改進(jìn)的放電速率意味著石墨烯電池具有更高的最大輸出功率。
鋰電池使電動(dòng)汽車(chē)一次充電可以行駛幾百英里。它們儲(chǔ)存能量的能力是眾所周知的,但它們偶爾著火的傾向也是眾所周知的——電池研究人員將這種現(xiàn)象稱為“熱失控”。“當(dāng)電池過(guò)熱或快速循環(huán)時(shí),這些火災(zāi)發(fā)生得最頻繁。
雙層石墨烯產(chǎn)生高密度鋰,可增加電池容量。關(guān)于電池的討論常常圍繞著能量密度展開(kāi)。 我們想要的是一種電池,它能在很小的體積里儲(chǔ)存大量的能量,最好是不發(fā)生爆炸或火災(zāi)。在最前沿的研究中,我們得到的是一種混合的神奇電池。
巴斯大學(xué)可持續(xù)化學(xué)技術(shù)中心的一項(xiàng)新研究,一種更便宜、更清潔、更可持續(xù)的利用陽(yáng)光從水中制造氫燃料的方法離我們更近了一步。 為了大幅減少碳排放,以解決氣候變化緊急情況,因此迫切需要開(kāi)發(fā)更清潔的替代化石燃料的能源。氫是一種零碳排放的燃料替代品,可以用來(lái)為汽車(chē)提供動(dòng)力,只產(chǎn)生廢水。
晶體鈣鈦礦電池是尖端薄膜太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵。盡管它們已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中達(dá)到了很高的效率水平,但由于材料太不穩(wěn)定,阻礙了商業(yè)應(yīng)用。此外,鈣鈦礦沒(méi)有可靠的工業(yè)生產(chǎn)工藝。 在《物理化學(xué)快報(bào)》上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中,馬丁·路德大學(xué)的物理學(xué)家們提出了一種可以解決這個(gè)問(wèn)題的方法。它們還詳細(xì)描述了鈣鈦礦的形成和衰變過(guò)程。研究結(jié)果將有助于未來(lái)生產(chǎn)高性能的太陽(yáng)能電池。
研究團(tuán)隊(duì)證明,鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的缺陷可以通過(guò)暴露在陽(yáng)光下修復(fù),但效果是暫時(shí)的。現(xiàn)在,來(lái)自劍橋、麻省理工、牛津、巴斯和代爾夫特的一個(gè)擴(kuò)大的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)表明,這些缺陷可以永久治愈,這可能進(jìn)一步加快開(kāi)發(fā)廉價(jià)、高性能的鈣鈦基太陽(yáng)能電池,其效率可與硅媲美。他們的研究結(jié)果發(fā)表在細(xì)胞出版社出版的《焦耳》雜志的第一版上。
在北京,原則上,純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)才是新能源汽車(chē),才能享受地方補(bǔ)貼和不限行的政策。這也是為什么北京路上跑的新能源車(chē)型中,99%都是純電動(dòng)汽車(chē)。
你一定和我一樣有這樣的疑惑,為什么用快充的手機(jī)電池感覺(jué)越來(lái)越不耐用?當(dāng)手機(jī)迎來(lái)快充時(shí)代,“充電五分鐘,通話兩小時(shí)”趕走了用戶的手機(jī)焦慮癥,但越來(lái)越多廠商在吹捧快充時(shí)對(duì)電池壽命絕口不提,導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)于快充對(duì)電池壽命的影響寡見(jiàn)少聞。
電動(dòng)汽車(chē)深陷安全質(zhì)疑,自燃事故頻發(fā)。斯拉MODEL?S和蔚來(lái)ES8接連發(fā)生自燃事故,再次把電動(dòng)車(chē)安全問(wèn)題推到風(fēng)口浪尖,引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。電動(dòng)汽車(chē)普遍使用的鋰電池是否安全?電動(dòng)汽車(chē)自燃是偶發(fā)事件還是產(chǎn)品缺陷?電動(dòng)汽車(chē)是否應(yīng)該與燃油車(chē)分開(kāi)停放?一連串的疑問(wèn)在消費(fèi)者心中慢慢織成了心結(jié)。
鋰電池是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、導(dǎo)電劑和粘合劑等部分組成。正極材料占鋰電池成本的比例約30%,是鋰電池最主要的構(gòu)成部分。隔膜是鋰電池構(gòu)成部分中,除正極材料外第二重要的組成部分,所占成本比例約25%;電解液、負(fù)極材料和其他材料在成本中的占比分別為17%、10%和18%。
補(bǔ)貼大幅退坡,磷酸鐵鋰和三元電池的路線之爭(zhēng)又成為業(yè)內(nèi)談?wù)摰囊粋€(gè)焦點(diǎn)。有人說(shuō),磷酸鐵鋰電池將回潮。 需要指出的是,回潮意思是已經(jīng)消失了的舊事物、舊習(xí)慣等重新出現(xiàn)。但磷酸鐵鋰在新能源客車(chē)裝機(jī)容量上,一直都占大頭,這一領(lǐng)域不存在回潮這一說(shuō)。大家如今談?wù)摰拇蠖鄶?shù)指的是新能源乘用車(chē)上,磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量會(huì)有多大幅度的上升。
鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)和電池外殼幾個(gè)部分組成。正極材料是鋰電池電化學(xué)性能的決定性因素,直接決定電池的能量密度及安全性,進(jìn)而影響電池的綜合性能。
不僅電動(dòng)汽車(chē),載客量大且班次密集的電動(dòng)公交車(chē)也頻頻發(fā)生事故:2018年9月,湖南岳陽(yáng)發(fā)布報(bào)告稱兩輛純電動(dòng)公交車(chē)自燃起火,同月,寧波奉化6輛電動(dòng)公交車(chē)起火…… 接連頻發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)自燃事件,將把電動(dòng)車(chē)的安全問(wèn)題再次推向風(fēng)口浪尖,也給新能源汽車(chē)行業(yè)敲響了警鐘。