中国电池技术的发展 – Taipu Technology

在确定了锂电池的发展方向后,科学首页们开始在锂电池领域发力。于是,体积更小、密度更高的锂电池层出不穷。但是,此时的电池仍然被称为锂电池,而不是锂离子电池。虽然锂电池...

中国电池技术的发展

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在确定了锂电池的发展方向后,科学首页们开始在锂电池领域发力。于是,体积更小、密度更高的锂电池层出不穷。

但是,此时的电池仍然被称为锂电池,而不是锂离子电池。

锂电池虽然好,但它们的缺点在于锂的高反应性,这使得它们容易爆炸和自燃,引发了人们对安全性的担忧。当时,十节锂电池中,有八节容易自燃。拿着锂电池就像拿着燃烧的炸弹,极其危险。

在解决安全问题在锂电池中,一位科学首页脱颖而出,他就是约翰·古迪纳夫 (John Goodenough),他通常被称为“锂离子电池之父”。

Goodenough 成功开发了一种将金属锂分解成离子状态的方法,允许锂离子在充电和放电过程中在正极和负极之间穿梭。由于在充放电循环过程中没有金属锂,并且仅存在锂离子,因此电池的安全性得到了显著提高。这种类型的电池被称为锂离子电池。

与传统锂电池相比,锂离子电池最大的优势确实是安全性的提高,只有在极少数情况下才会发生自燃,估计约为万分之一。然而,由于过去锂电池起火事件严重,当锂离子电池问世时,西方公司不愿意采用这项发明。

第一个采用锂离子电池技术的国首页确实是日本。在 1980 年代,日本电子产品主导了国际市场,迫切需要电池技术的进步。作为日本最强大的公司之一,索尼公司采用了 John Goodenough 的锂离子电池技术。

事实上,随着锂离子电池的推出,它们获得了广泛好评,索尼迅速成为电池行业的主导者。

1997 年,John Goodenough 进一步开发了一种称为磷酸铁锂 (LiFePO4) 电池的新型锂离子电池。这种电池一经推出,就因其稳定性和低成本而迅速受到关注,使其成为大规模应用的重要选择。它逐渐成为新能源汽车使用的主要电池类型之一。

Goodenough 对锂离子电池研究的贡献,包括 LiFePO4 电池的开发,在 2019 年获得诺贝尔化学奖时得到了认可。

尽管锂离子电池目前在消费电子市场占据主导地位,但锂离子技术并不是电池开发的巅峰之作。安全性和能量密度仍有进一步提高的潜力。

中国电池公司在探索这些领域方面取得了重大进展。

为了增加电动汽车的行驶里程,目前有两种主要方法。第一种方法是简单地增加电池容量。电池越大,续航里程越长。但是,这种方法会导致重量增加、成本增加和安全问题。为了应对这些挑战,比亚迪 (Build Your Dreams) 开发了刀片电池。

比亚迪开发的刀片电池利用结构创新,拉长了电池单元以增加其长度。电池外壳本身为电池组提供了一些结构支撑,从而在保证安全的同时提高了能量密度。

第二种方法,如特斯拉的技术路径所示,侧重于软件优化。通过利用智能电子控制系统,特斯拉优化了电力的分配和使用,旨在最大限度地降低能耗,同时最大限度地提高电力输出。如果我们可以说比亚迪走的是“蛮力”的技术路线,那么特斯拉走的是“智能高效”的技术路线。

然而,无论采取哪种技术路径,如果没有电池技术的实质性突破,这些方法都只是临时解决方案。为了从根本上解决这个问题,电池技术需要彻底改变。

在这方面,中国企业确实走在了勘探的前沿。

钠离子电池被认为是未来发展的重要方向,中国动力电池公司宁德时代(宁德时代新能源科技有限公司)目前正在引领钠离子电池的发展。

宁德时代推出了第一代钠离子电池。虽然钠离子电池的能量密度仍落后于磷酸铁锂和三元锂电池,但在低温下表现出更好的性能。即使在 -20 摄氏度的寒冷环境中,它们也可以保持超过 90% 的续航能力。此外,钠离子电池提供快速充电速度,在室温下只需 80 分钟即可充电 15%。与加油的便利性相比,这解决了人们对电动汽车充电缓慢的担忧。

虽然使用钠作为材料解决了电池中正极的问题,但问题仍然存在:负极呢?

硅基材料是目前电池容量最高的负极材料。理论上,它们可以处理比石墨高 12 倍的电流密度。中国在这一领域也取得了重大进展,一个名为“青海湖电池”的项目已应用于智能手机项目。这项技术使电池的厚度可以小于 1 厘米。许多可折叠屏幕智能手机使用硅基电池。

总体而言,中国的电池技术目前处于全球领先地位。这为中国未来在新能源领域的发展奠定了坚实的基础。

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