锂空气电池在未来可能会打败锂离子电池
来源：宝鄂实业
2020-02-10 17:12
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锂空气电池在未来可能会打败锂离子电池
卡内基梅隆大学的“技能增长曲线”显示，要与锂离子电池竞争，需要掌握多少新技能。
每隔几周，我们就会看到有关电池技术“圣杯”的最新消息，这种技术将使我们能够在几分钟内为智能手机充电，驾驶电动汽车行驶数百英里，并开发出存储可再生能源的廉价、可靠的方法。
但这些改变游戏规则的电池似乎并没有在头条之外的地方留下自己的印记。这是怎么回事?
卡耐基梅隆大学机械工程学院的助理教授Venkat Viswanathan也提出了同样的问题。在最近发表的一篇论文中，他和他的同事提出了一个“炒作周期”，量化电池化学研究的进展。
研究人员统计了新发表的关于特定电池化学机制的技能论文，以确定该技能在“技能增长曲线”中的位置:毕竟是从“起点”和“希望的顶峰”到“稳定的生产周期”。毕竟，锂电池就在那里。
这个图表显示了一些不同类型的电池技能。锰离子电池、钠离子电池和锂硫电池的工作原理都与锂离子电池相似，但在能量密度(选择电池的大小或重量)和成本方面，它们有可能击败锂离子电池。例如，由于价格低廉，硫锂电池有可能比现在的锂离子电池便宜得多。但今天的锂硫电池不稳定，容易大幅降低能源效率和自放电。此外，当离子通过电池时，锂硫电池的电极可能会膨胀80%，因此很难找到保持电池形状的材料。但是锂硫电池，一种最有前途的技术，已经被发展得超出了维斯瓦纳坦和他的学生所称的“希望的顶峰”。
除了锂离子电池外，锂空气电池是唯一一种跳过“泡沫破裂低谷”，走向“启蒙式复苏”的电池。锂空气电池拥有完全不同的储能技术，有很大的潜力打败锂离子电池。电池使用金属锂作为负极，并直接与空气中的氧气在正极发生反应。由于其中一种反应物是空气，理论上，电池只需一半的材料就可以储存与其他电池相同的能量，而且它的组件可以减半。这一优点对电动汽车特别有意义，因为它具有小电池组的优点。但是锂空气电池在成本和寿命上要与传统锂离子电池相匹敌还有很长的路要走。
维斯瓦纳坦研究的价值在于帮助我们预测不同电池技能的发展阶段。尽管创新技术层出不穷，锂离子电池仍然是便携式电子产品、电动汽车和电网设备的赢家。也许在几年内，我们将看到锂空气电池超过锂离子电池，电动汽车将比汽油和柴油汽车更具竞争力。但锂空气电池仍在“上升中”，要达到锂离子水平还有很长的路要走，更不用说与化石燃料竞争了。
作者简介:Robert Fares是德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后研究员，主要研究新能源技术对经济和环境的影响。
