鋰電池的下一代會是什麼電池?

時間 2021-05-08 14:11:30

1樓:皆電

固態電池前景不錯,但它對於我們來說卻還很陌生。

傳統鋰電池,是由正極、隔膜、負極,再灌上電解液製造而成;固態鋰電池,顧名思義就是由固態電解質代替隔膜和電解液。

這對於電池提公升有多大,形象的來說,使用固態電解質的固態電池相比傳統鋰電池,堪比固態硬碟對機械硬碟的效能提公升。

2樓:清輝大雄

鋰電的後續比較大的前途還是改造負極。

矽負極很有前途,但是有體積膨脹的問題。

當然,容量這麼大,不膨脹也不合理,

怎麼平衡兩者就是未來的技術關鍵了。

3樓:日落晨星

3c的話,固態鋰電池,目測這個是最近的

鋰硫已經有工業化生產了,商業化使用還需要時間鋰空的話,我個人覺得需要20年以上

另外,燃料電池與鋰電池結合,好像成為了乙個電動車領域的新方向,可能也是個相對良好的解決方案

4樓:朱琨

核電,每塊電池裡都有乙個小型核反應堆,很容易就被引爆那種。到時候人個人之間都客氣的很,誰也不惹誰。打架的時候雙方都帶電池去,然後看誰手快能把電池先扔出去。

大街上碰個車雙方都很和藹,生怕對方發瘋和自己同歸於盡。

5樓:

不如我們再想遠一點,

電的下一代會是什麼能。

現在除了熱能,少量動能勢能,剩下的不直接使用的能量基本都是轉成電能儲存和傳輸的,那麼,會有新形式的能源被發現或發明嗎

6樓:

看成本的話鈣鈉鎂鋁都有研究的,鈉電池相對多一些,其他也都有,鈣的二次迴圈電池近兩三年才搞出來。不過我覺得大多數還是不靠譜的。

不過鋰電也研究挺久了,不管是鋰硫,還是全固態,還是三元。說實在後兩者個人覺得還是蠻靠譜的。

說實在的個人想奶一口和超級電容器hybrid的電池,畢竟電池和這個各有優勢,兩個真的混在一起做我覺得挺靠譜的,實際也有類似的工作。但是這樣至少陽離子可能是兩種,也是有點糾結。

7樓:弗雷劉

目前鋰電應用領域主要有:

電動汽車(乘用車/大巴/其它商用車)

低速電動車/電動自行車

固定式儲能(電站)-併入電網,調頻/峰谷調節用

消費電子3C(手機為代表)

(以乘用車為代表的)電動汽車->基本還是高能量密度是主要的方向(高鎳,矽負,大家說了, 所以鋰電仍然是未來主流方向),降低成本可能成為另一條方向(鋰電中的高效能鐵鋰有可能回潮,而且現在在大巴中本來用的就很多,磷酸鐵鋰不會被淘汰),而安全肯定是重中之重,鋰電的這幾個方向都會往這個趨勢努力。

而響應高比能+低成本+高安全的趨勢的話,咱們看看其它技術:燃料電池算了(成本肯定高,壽命也不好,變負荷工作能力差,更多只能向過載卡車方向走);鋰硫、鋰空這些技術的實際質量比能量根本就沒有文獻中那麼好看,對於汽車更重要的體積能量密度更是沒法看,成熟度也差的遠;超級電容?能量密度太低;多價離子金屬?

現在實際他們能做出多少的能量密度和壽命啊?我說實際,不是實驗室扣電。

所以雖然從外面看有好多技術,中期內肯定還是老實看鋰電。至於固態電池有一定可能解決以上說的幾個問題,但是起步階段成本肯定沒有優勢,技術成熟度也要不斷提高,但是想象空間肯定很大,目前也已經有企業有了一定的進展(中國,日本,美國)。

所以總體來說:仍然是鋰電(高鎳+鎳負),固態電池的發展要再考察,有可能成為GAME CHANGER。其它的幾種技術如果不能做到高比能+低成本+高安全,也只能是停留在文章階段沾一下電動汽車的光。

低速電動車/電動自行車->這個領域之前曾經是鉛酸的,目前鋰電對鉛酸的取代進行的非常迅速,能量密度上的優勢、大規模生產後成本的下降優勢以及鉛酸材料本身環保上的憂慮都導致了該取代的迅速發生。不過大家也要看到,電動自行車因為設計、質量、使用習慣等原因,也發生了不少充電時的安全事故,加上對於鋰資源等等的考慮,對於相比電動汽車領域來說沒有那麼高階的電動自行車行業,鋰電算不上真正的唯一選擇,其它技術的挑戰存在。在這一方面,鈉系電池有可能是乙個攪局者----其不需要使用鋰,原料成本更低,材料正在不斷研發和成熟化,水體系有可能帶來很好的安全性,這些方面的因素都可能是其有可能會進入。

所以總體來說:該領域低成本+能量密度等要求略低,也是會有鈉電這樣的新技術存在成為挑戰者的可能性的,未來會是誰要看技術的成熟速度、工業化進展。

固定式儲能(電站)-併入電網,調頻/峰谷調節用-> 這個就是能源-儲能領域了,目前可用的技術非常多,真正的是百花齊放狀態。之前的時候抽水儲能+鉛酸是主體。抽水儲能一直是儲能中的壓倒佔比貢獻者,只要地理條件允許其優勢極為突出,在可預見的未來肯定還會是主要優勢技術。

而鉛酸在近年內在儲能領域的確受到了五花八門的技術的挑戰:機械能儲能(飛輪,壓縮空氣等),各種化學能儲能(剛才說的鈉電,液流,鋰電等等),相變儲能,氫能等等。鋰電在儲能領域近幾年來裝機不少,不過挑戰也很大,安全事故不少(今年南韓就有不少事情),其技術優勢也算不上多明顯。

而其它各種儲能技術則真的是各有優缺點,群雄逐鹿的階段,所以非要說誰一定是明日技術,目前還真不好說。

但是說到固定式儲能,其是乙個與電網常常有互動,受電力政策影響明顯的技術/行業,可能電網(頻繁的)定價/輔助服務的政策(變化)就會直接導致技術商業化進度受到明顯影響,而且這些技術本身在尤其是中國這樣的大電網的體系下,如何在全生命週期內發揮自己的長處最大化經濟效益,都是乙個很大的問題。畢竟儲能/能源領域的應用,真使用起來的能源服務大多是同質化的,特色差異/服務/體驗等現在流行的概念常常難以體現,因此儲能技術用到最後都會變成比較單純的拼經濟價效比算壽命(沒辦法):出力大了容易壞,出力小了算不明白賬……,所以個人還是認為各種儲能技術水平進一步的飛躍對於其更好的應用是必須的,商業模式這東西肯定要研究出好的,但是如果光說商業模式本身就是對技術問題的逃避。

所以總體來說:純算經濟賬,受電力體制定價機制影響大,比拼經濟價效比算壽命是關鍵,各種技術都有可能,但是都需要進步,群雄涿鹿中。

消費電子3C(手機為代表):消費電子倒是成本其實沒那麼敏感(相比而言),但是體積能量密度要求實在太高,所以鋰電中都是讓最貴的鈷酸鋰一統天下,這幾年三元電池成本更低,也開始有了一部分市場(如一位知友描述:目前更多只是在部分充電寶領域)。

在未來,高體積能量密度肯定還是主流->鋰電池中的鈷酸鋰不會變。如果柔性電池技術真有發展,或需求場景增多,那固態/柔性技術可能會有些新的發展和應用。金屬/氫的空氣/燃料電池基本上只會用於小眾的類似於外接移動應急電源的領域,鋰硫要是能做好了也許對一些體積能量密度要求低的地方會比較有用,超級電容超低的能量密度(但也有快充的好處)也只可能找一些特種領域,其它技術基本不太會往這個方向有應用。

所以總體來說:高體積比能的鋰電,即鈷酸鋰,是主流,三元有可能有一定參與,固態也有可能有所應用。鋰硫或者燃料電池類只可以找些小眾應用方向。

8樓:風傾

它不同於傳統的化學電源,是一種介於傳統電容器與電池之間、具有特殊效能的電源,主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程並不發生化學反應,這種儲能過程是可逆的,也正因為此超級電容器可以反覆充放電數十萬次。

9樓:

目前來看,各路神仙都壓下一代商化電池為全固態鋰離子電池。

簡單來說,目前的電池電解質是有機溶液,易燃,且液態電解質下如果用金屬鋰做負極,鋰容易長枝晶,刺破隔膜使電池發生短路,所以一般用石墨做負極,實際上金屬鋰的容量要比石墨大很多。如果使用固態電解質電解質,不僅避免了易燃的問題,且因固態電解質有強度,可以同時避免鋰枝晶問題並起到隔膜作用。使用固態電解質後,電池能量密度將顯著提高。

固態電解質有幾個主要缺點,第一電解質和正負極為固固介面,接觸電阻會比較大;第二固態電解質離子電導率遠低於液態(當然也有不少文獻報到了達到液態電導級別的固態電解質)。

10樓:大漠孤狼

說不定就是超級電容

續航焦慮最主要的原因還是充電太慢,如果能保證充電速度足夠快,比如一兩分鐘,以及電站密度足夠,那麼一二百公里充一次電也完全能接受

11樓:HYiNing000

對於可攜式裝置,鋰電池,鈉電池,鎳電池,太陽能電池對於動力用或小型儲能裝置,鋰電池,燃料電池對於大型儲能裝置,鈉硫等熱電池,液流電池等,太陽能電池用於深海開發或宇宙開發用艦船,核電池

12樓:I老蔡

電池作為乙個儲能裝置, 我一直覺得下一代, 也可能是更下一代, 總之長遠一些的未來, 儲能方式會向著電容發展.

鋰電池也好什麼電池也好, 化學電池總歸是有幾個方面的制約:

1: 充電時間長. 同樣的電池, 電量越大, 充電時間也越長. 而電容的充電時間則非常短

2: 充放電熱量. 因為依賴化學反應來儲存和釋放電能, 所以反應放熱是無法避免的, 而電容在直流工作的狀態下只有純電阻(內阻), 因此產生的熱量很小

3: 工作溫度敏感. 同樣由於化學反應會收到環境溫度的影響, 在溫度過高或過低的時候, 化學電池的效能就會收到影響(可能需要恆溫裝置來保證穩定工作), 而電容因為是物理過程, 對於環境溫度也不敏感.

當然, 目前而言, 電容的儲能密度對比鋰電池還有數量級上的差異. 某次粗略計算了一下, 即使容量最大的電容對比同樣體積的普通鋰電池還差了10倍以上.

不過話說回來, 我對於能量密度的理解也有一些看法.

目前大多數場合把"能量密度"定義為: 電能/體積 , 在這方面電容的差距還很大.

但是還有一些看法是把能量密度定義為: 電能/重量 , 按照這個觀點的話, 電容就沒那麼差了.

就拿常見的18650或者鋰聚合物電池來說吧, 沉甸甸的一坨, 而差不多體積的電容則要輕巧得多.

13樓:一夢凡塵

3c電池主要是鈷酸鋰。現在續命手段是向高電壓做,成效明顯。就是廠商出於安全性考慮,雖然有技術儲備,實際應用相對保守。

動力電池今年主流跑的大多是

正極是三元ncm333/523/622 負極是石墨

純電芯能量密度160–230wh/kg 做成pack後大約140-160wh/kg

正極嘛811不遠啦,畢竟鈷價一年翻三倍,現在一噸九萬多美元可怕。

負極嘛現在業界認為行之有效的主要是氧化亞矽/石墨復合,能做到氧化亞矽含量10%左右。純矽缺點太多,膨脹率300%。迴圈捉急,當然氧化亞矽/石墨復合的粘結劑比較重要。

這兩個加一起可以把電芯能量密度提公升50%就是到300wh/kg左右。時間節點大概在2020吧。那時候pack怎樣都有個220wh/kg。

跑400公里的車電池包就只要200多公斤了。相較於最初的動力電池磷酸鐵鋰/石墨解決方案提公升接近3倍。

全固態目前業界普遍看法不會在2025以前到來。問題很多,乙個是接觸介面不穩定,實驗室以扣式為主,做出疊片因為壓力不足,經常發生固態電解質與電極材料接觸不好,無法穩定充放電。第二是金屬鋰片沒辦法切的很薄目前業界最領先大概能切個35-50微公尺左右,側面限制了應用。

目前的科技看來。沒有任何一種其他儲能材料能完美替代鋰電池。鋰電池下一代估計還是鋰電。

總結一下,中國工業界來看

short term(2-3年),很好很強大,量產推進中

正極 ncm 811,nca

負極 si/c

隔膜pe塗覆勃姆石

mid term (5-10年)靠不靠譜沒人知道,驗證階段

全固態(喵喵喵?)

富鋰材料?(我富鋰正極還能幫傳統鋰電續命十年???喵喵喵???)

long term (業界沒人做,20年內也許有戲?媽哎,神仙打架)

鋰硫鋰空

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