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從材料結構下手將跋涉電池能效
發布時間:2018-06-22 09:54 來源:dede58.com 閱讀:

從材料結構入手將提高電池能效

          隨著尖端技術的不斷革新,人們對電池這種必需品的品質提出了更高的要求。儲能電池要更加安全、更加廉價、配備更大的儲能空間,並且需要更高的轉換率、更廣泛的應用環境已成為當今社會的硬性需求。時至今日,全世界的研究人員更多地針對材料結構進行創新,以求提高電池能效。作為中國知名儲能電池領域的研究專家——李曉春針對於此,多年以來通過自身所學努力研發、改良電池材料,她不但提高了電池的儲能效率,更增強了電池的穩定性,大大提高了儲能電池各方麵的使用率,也正因此備受業內外人士的認同與稱讚,其專利成果一種高安全性的磷酸鐵鋰電池更是被多個國家認可並廣泛的應用在多個領域。
  眾所周知,在儲能電池中,電解質的作用是讓電流流過電池。即使是目前相對安全的鋰離子電池,也是在使用具有易燃性的液態電解質。盡管前段時間的波音77火事件的原因尚未確定,但也不難讓人聯想到罪魁禍首就是電池。
以往的固態電解質雖然安全性更高,但其導電性很難滿足電池的使用要求。李曉春則通過改變儲能電池的正極材料結構解決了這一難題。她以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子儲能電池,形成不斷電係統UPS,配合太陽能電池作為儲能設備。同時鋰離子儲能電池安全性極高,不含任何對人體有害的重金屬元素。李曉春研發的新型電池還打破了磷酸鐵鋰電池的溫度限製,大大加強了鋰離子儲能電池的耐低溫性能,使其可以在秋冬低溫季節正常使用。此外,為了避免固態電解質的導電性不如液態電解質,李曉春還將其做得極薄,來彌補差距。
  “固態電解質不僅避免了可燃的缺點,也讓電池可以使用能量更高的電極材料。這樣既可以使儲能總量提高很多,也可以減少電池體積。”李曉春說道。同時,她借此基礎上所研發的一種高安全性的磷酸鐵鋰電池和一種延長鉛酸電池壽命的方法專利,更被廣泛的運用在各行各業的多個領域。尤其是在飛機上使用可以更可以節約空間,降低負重,還能極大降低成本。
  李曉春介紹道,這種電池技術的革新之處在於,它解決了電池使用壽命、效能的問題。傳統固態電池在充放電時,兩者間的長時間交互作用會產生一層無用材料。這塊無用材料就好比一堵牆,增加了固體電解質表麵的電阻,時間久了電池熱量會隨之攀升,壽命也會大幅縮短。而她所發明的一種高安全性的磷酸鐵鋰電池等正因為全都是一種材料,所以電流通過時不存在過多阻力。這意味著電池的充放電過程將會非常平順。
  因而,無論是作為大型機械運轉儲備能源還是應用於高科技電力設施,這種新型電池都可以一勞永逸的解決效能的環境適應方麵的問題。這不單單有利於提高人類社會的發展進步,更加注重環保節能。也正因這些理由,她的研究成果一經公布就蜚聲國際,受到國內外專家學者以及電力電網運營商的一致好評。
  儲能電池的技術改造,其成就不單單局限於此,這更意味著相同體積的電池產品,可以儲存的電能將會更多。如果應用到電動車中,單塊電池可以保證同等續航的水平上,帶來更寬敞的空間設計。另外她的這種電池在製作程序上,可以采用混合物粉末壓縮進塑料和鐵桶封裝的模式,並不複雜。這一特點便於製造不同形態的電池產品,在多個電池的組合方案上,設計者可以在車身角落靈活安置這些電池。
  快速發展的儲能領域帶來的另一個挑戰就是——創新。傳統的模式正在受到挑戰。全球電力需求增速正在放緩,能源利用方式創新的速度正在加快,用戶需求的變化越來越多。“對於電網公司來講,如果單純考慮降低運營成本來提升收入已經行不通,必須考慮業務轉型。”李曉春說。
  對於電力企業來講,跟上趨勢,投資儲能非常必要。另一方麵,如何根據用戶需求快速做出調整,是未來競爭的關鍵因素。隻有主動參與競爭,才能贏得主動權。
  目前李曉春仍在不斷測試更多種類、更高效的電池充放電的次數,進行更深層次的研究與改造。最新的研究階段,她認為還有幾處可以優化,硫化物為基礎的混合物並不是那麽環保的材料,所以下一步她將會嚐試用氧化物來代替,這樣降解過程不會產生含硫氣體。當然電池產品的安全性、穩定性等一係列參數,會成為實驗室驗證的硬性指標。而平衡材料成本和能量密度,則是從實驗室走向量產的敲門磚。
  以此同時,在設定2050年以前將全球新車二氧化碳碳排放量減少90%的長期目標下,李曉春還不斷尋求電池技術的突破。她說道:“雖然,在現階段我取得了一定的成功,但是我不會停下前進的步伐。未來在尋找更具儲電和成本效益的材料過程中,我將運用到資料庫和機器學習技術所組成的人工智能運算方式,將能夠更快速進行材料建模,並先行引入虛擬測試階段,更能以平行運算方式同步展開各種材料開發專案,預料可以大幅縮短過去需要耗時數十年研發的過程。”
  “我覺得全球能源轉變改革的勢頭非常好,建議將其作為一項國際大科學技術,從大科學工程、計劃角度組織成立基金,共同資助全世界的科學家、工程師研究技術問題。如果技術獲得突破,貢獻會非常大,將促進能源革命更快速地發展。”李曉春說。
  能源變革的進程隻會越來越快,任何一個國家都不可能單獨完成此次科技革命和產業變革,隻有全球創新合作共同來努力才能實現。AG视讯期待著,未來的能源係統,會更加友好、便捷、清潔,為子孫後代,留下一個天藍地綠的美麗地球。

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