实现电池技术突破还有哪些瓶颈？这些你需要了解
来源：宝鄂实业
2019-04-23 11:56
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多年来，电动汽车制造商一直在努力实现电池技术方面的突破，以改善自家产品的续航和延长电池使用寿命。比如特斯拉就为旗下车型提供了高达100kWh的电池选项，且即便是入门级的Model3，也配备了数以千计的锂电池。不过近日，一家名叫Innolith的瑞士电池初创企业，却宣称他们已经打造出了全球首批1000Wh/kg的新型高密度锂离子可充电电池。
作为对比，特斯拉Model3采用了约为250Wh/kg的2170电池，且后续有望提升至330Wh/kg。此外，美国能源部正在资助的一个项目，也希望将能量提升到500Wh/kg。
鉴于新旧技术之间的差距如此之大，很多人对Innolith的说法表示怀疑。如果该企业能够拿出其新型高密度锂电池的商用成品，则有望为电动汽车带来620英里（1000公里）的续航。
Innolith主席AlanGreenshields在接受TheVerge采访时称：“这是一项巨大的飞越，其1000Wh/kg的能量密度，约为当前最先进锂电池的四倍”。
作为电动汽车行业的领军者，当前特斯拉与松下联合生产的电池，最昂贵的型号也仅能支撑330英里/530公里的续航。更别提其它的汽车制造商，还在努力实现类似的目标。
除了锂电，也有一些汽车制造商在寄希望于固态电池技术。比如HenrikFisker就表示，新技术有望带来500英里/800公里的续航里程。
据悉，当前大多数电动汽车都采用了基于电解液（湿式）的锂电池，但固态电池采用了固体的导电材料来制作。遗憾的是，其仍停留于实验室阶段，距离实际运用还有很长一段时间。
惊奇的是，Innolith的方案，仍基于传统的液态电解质，但有一个主要的区别——其采用了有机、且高度易燃的电解质溶剂（类似盐的材料），替代更加稳定、但不易燃的无机物。
即便如此，Innolith还是声称——你可以在电池变得‘不那么稳定’之前，获得更加瞩目的巨大能量。这样可以带来两方面的益处，首先是消除了火灾风险（没有什么可燃烧的），其次是摆脱了系统中反应最为活跃的部件。
相信一直关注前沿材料科学的朋友还记得2017年哈佛大学在《Science》发文称制备出“金属氢”，轰动全球，只是后来该“金属氢”样品莫名奇妙地消失了。
而近期，山东大学科研团队对于金属氢的研究取得了重大突破，在全球范围内引起重大关注。
那么什么是“金属氢”？它又为何受到如此巨大的关注呢？
据介绍，山东大学赵明文教授团队提出利用碳纳米管高机械强度的特点，在碳纳米管中以相对“较低”的压力制备与保护准一维“金属氢”，并由此发展出相应的理论模型。
这项理论成果日前在NanoLetters上（一区TOP期刊，IF=12.712）《纳米快报》发表。
自1935年Wigner和Huntington预言高压下“金属氢”的存在以来，“金属氢”一直是人们梦寐以求的目标，被称为高压物理的“圣杯”。
“金属氢”的一个重要性质是它的超导特性。理论计算表明：在450GPa下（1GPa=1万倍大气压），“金属氢”具有接近室温的超导特性（TC～242K）。但是，如此高的压力对于实验是一个极大的挑战，令实验论证步履维艰。
2017年，哈佛大学的课题组在实验室里成功制造出495GPa的超高压力，首次报道了真正意义上的“金属氢”轰动全球，可惜后来该“金属氢”的样品莫名奇妙地消失了。
因此，如何在相对“较低”的压力下获得“金属氢”，成为目前的一个重要研究方向。
图1哈佛报道的金刚石高压砧正在压缩分子态氢气的示意图。在更高的压力下，分子态氢会转变为原子态氢，如右侧小图所示。
最近，山东大学夏曰源教授、赵明文教授与合作者，提出了一种制备“金属氢”的新方法：利用碳纳米管高机械强度的特点，在碳纳米管内形成超高密度的准一维“金属氢”。
作为对比，特斯拉Model3采用了约为250Wh/kg的2170电池，且后续有望提升至330Wh/kg。此外，美国能源部正在资助的一个项目，也希望将能量提升到500Wh/kg。
鉴于新旧技术之间的差距如此之大，很多人对Innolith的说法表示怀疑。如果该企业能够拿出其新型高密度锂电池的商用成品，则有望为电动汽车带来620英里（1000公里）的续航。
Innolith主席AlanGreenshields在接受TheVerge采访时称：“这是一项巨大的飞越，其1000Wh/kg的能量密度，约为当前最先进锂电池的四倍”。
作为电动汽车行业的领军者，当前特斯拉与松下联合生产的电池，最昂贵的型号也仅能支撑330英里/530公里的续航。更别提其它的汽车制造商，还在努力实现类似的目标。
除了锂电，也有一些汽车制造商在寄希望于固态电池技术。比如HenrikFisker就表示，新技术有望带来500英里/800公里的续航里程。
据悉，当前大多数电动汽车都采用了基于电解液（湿式）的锂电池，但固态电池采用了固体的导电材料来制作。遗憾的是，其仍停留于实验室阶段，距离实际运用还有很长一段时间。
惊奇的是，Innolith的方案，仍基于传统的液态电解质，但有一个主要的区别——其采用了有机、且高度易燃的电解质溶剂（类似盐的材料），替代更加稳定、但不易燃的无机物。
即便如此，Innolith还是声称——你可以在电池变得‘不那么稳定’之前，获得更加瞩目的巨大能量。这样可以带来两方面的益处，首先是消除了火灾风险（没有什么可燃烧的），其次是摆脱了系统中反应最为活跃的部件。
相信一直关注前沿材料科学的朋友还记得2017年哈佛大学在《Science》发文称制备出“金属氢”，轰动全球，只是后来该“金属氢”样品莫名奇妙地消失了。
而近期，山东大学科研团队对于金属氢的研究取得了重大突破，在全球范围内引起重大关注。
那么什么是“金属氢”？它又为何受到如此巨大的关注呢？
据介绍，山东大学赵明文教授团队提出利用碳纳米管高机械强度的特点，在碳纳米管中以相对“较低”的压力制备与保护准一维“金属氢”，并由此发展出相应的理论模型。
这项理论成果日前在NanoLetters上（一区TOP期刊，IF=12.712）《纳米快报》发表。
自1935年Wigner和Huntington预言高压下“金属氢”的存在以来，“金属氢”一直是人们梦寐以求的目标，被称为高压物理的“圣杯”。
“金属氢”的一个重要性质是它的超导特性。理论计算表明：在450GPa下（1GPa=1万倍大气压），“金属氢”具有接近室温的超导特性（TC～242K）。但是，如此高的压力对于实验是一个极大的挑战，令实验论证步履维艰。
2017年，哈佛大学的课题组在实验室里成功制造出495GPa的超高压力，首次报道了真正意义上的“金属氢”轰动全球，可惜后来该“金属氢”的样品莫名奇妙地消失了。
因此，如何在相对“较低”的压力下获得“金属氢”，成为目前的一个重要研究方向。
图1哈佛报道的金刚石高压砧正在压缩分子态氢气的示意图。在更高的压力下，分子态氢会转变为原子态氢，如右侧小图所示。
最近，山东大学夏曰源教授、赵明文教授与合作者，提出了一种制备“金属氢”的新方法：利用碳纳米管高机械强度的特点，在碳纳米管内形成超高密度的准一维“金属氢”。
