什么是燃料电池?它与锂离子二次电池有什么不同之处呢?
如果LIB和FC互相补充弱点,那么在一些目前各自单独都无法完成的用途上,有较大概率产生新突破。
Q1:什么是燃料电池(FC)?它与锂离子二次电池有何不同?
A1: 操作原理与Li离子二次电池的操作原理相同,都是负极材料被正极材料氧化时,释放电量。具体到燃料电池就是氢氧化形成水的反应,与缓慢燃烧一样。所不同的是由H离子代替Li离子移动放电(发电),因此燃料电池也可以说是“H(氢)离子电池”。不过,目前已经商用化的只有不能充电的一次电池。
据报道,日本东北大学和高能加速器研究组织的科学家,开发出一种新的复合氢化物锂超离子导体。研究人员表示,通过设计氢簇(复合阴离子)结构实现的这一新材料,对锂金属显示出了极高的稳定性,使锂金属有望成为全固态电池的最终阳极材料,催生出迄今能量密度最高的全固态电池。
阳极为锂金属的全固态电池有望解决传统锂离子电池的电解质泄漏、易燃和能量密度有限等问题,人们普遍认为,锂金属是全固态电池的最佳阳极材料,因为它具有最高的理论容量和已知阳极材料中最低的电位。
锂离子传导固体电解质是全固态电池的关键组成部分,但问题是,大多数现有的固体电解质具有化学/电化学不稳定性,不可避免地会在界面处引起不必要的副反应,导致界面电阻增加,在重复充放电期间极大地降低电池的性能。
研究人员表示,复合氢化物在解决与锂金属阳极相关的问题时广受关注,因为它们对锂金属阳极具有出色的化学和电化学稳定性。他们得到的新型固体电解质不仅拥有高离子导电性,且对锂金属也非常稳定,因此,对于使用锂金属阳极的全固态电池来说是一个真正的突破。
研究人员表示:“这一发展不仅有助于我们未来找到基于复合氢化物的锂离子导体,还将开辟固体电解质材料领域的新趋势,得到的新型固体电解质材料有望促进高能量密度电化学装置的发展。”
电动汽车期望高能量密度且安全的电池,以取得满意的续航里程。如果电极和电解质不能在电化学稳定性问题上配合良好,电动汽车普及的路上就永远有一道坎。此次金属锂与氢化物合作成功,开辟了新思路。锂元素果然潜力无限。续航上千公里的电动汽车和待机一星期的智能手机或许已经不远。
随着大众集团和其他欧洲汽车制造商计划自给自足,为电动汽车生产电池,以减少对亚洲电池制造商的依赖,LG化学、三星SDI以及SKI等电池制造商在欧洲正面临着越来越不利的商业环境。
这些韩国公司正试图将电动汽车电池业务培育为其新的增长引擎之一,因此,欧洲企业对电动车电池市场的涉足被视为对韩国电池制造商的威胁。业内专家表示,全球电动汽车电池市场一直由韩国、中国和日本的企业主导,欧洲企业的加入可能会导致竞争变得更加激烈。
几天前,大众宣布与瑞典电池生产商Northvolt合作成立欧洲电池联盟(EBU),该联盟旨在资助电池技术的研究、开发和工业应用。大众在一份声明中表示,“欧洲电池联盟的联合研究活动将涵盖从原材料、电池技术到电池的回收利用整个价值链,首要目标是积累更广泛的电池生产技术。”
大众集团已经成为世界上最大的电动汽车制造商之一,这家德国公司也是韩国电池制造商的主要客户,去年11月份SKI与大众集团签署了一份供货合同。业内人士指出,大众集团的最新举措表明,其因无法自主生产电动汽车电池而陷入危机状态,因为电池是电动汽车的关键部件,约占生产成本的40%。
欧洲各国政府也积极支持本国电动汽车生产和增长。去年11月,德国政府宣布对当地电池生产投资10亿欧元,法国也计划投资7.5亿欧元。上述举措显然对韩国电池制造商不利,它们此前在欧洲获得了大批量电池生产合同,且扩大了在欧洲的工厂和设备投资。
一位不愿具名的韩国电池制造商的高管表示,“欧洲的最新举措可能对韩国企业构成威胁,但欧洲能否实现自主生产电动车电池的目标仍有待观察,因为电池生产是一件在短时间内很难完成的事情。”而另一位高管则表示,“欧洲的举措可能有助于扩大整个电动汽车市场,这将为韩国电池生产商创造另一个机会。”