三种流行的电池技术对比
来源：宝鄂实业
2019-10-27 19:14
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手机、平板电脑和可穿戴设备都在增长，但电池是阻碍所有这些移动设备发展的瓶颈之一。大多数新的智能手机用户会对电池的使用寿命感到失望——它过去可以使用4到7天，但现在需要每天充电。
锂离子电池是目前最主流的可充电电池，投资者和从业人员都看好其发展方向，但从长远发展来看，其能量密度要实现多重改善，其可能性不大。从智能手机的角度来看，人们花在互联网上的时间越来越多，互联网的速度也越来越快。与此同时，屏幕变得越来越大，尽管所有的改进，能源消耗也在增加。中国科学院国际电池专家张跃刚博士表示，现在智能手机上的一块可充电电池不太可能持续一周。
能量密度是电池质量的核心指标之一，其目标是在更轻、更小的电池组中储存越来越多的能量。以我们熟悉的比亚迪锂电池为例。其实际比能按重量和体积分别为100-125瓦时/公斤和240-300瓦时/升。特斯拉S型电动车松下笔记本电池的能量密度为170瓦时/公斤。在我们之前的报告中，Enevate公司通过改进阴极材料，将锂离子电池的能量密度提高了30%以上。
要使电池的能量密度成倍增长，我们必须依靠下一代电池技术。张博士推荐了三种流行的电池技术，其中大部分仍在实验室中。虽然距离商业化生产还有很长的路要走，但我们相信移动电子设备的快速发展将导致电池领域的投资增加，这将在一定程度上加速技术和商业上的突破。
锂硫电池
锂硫电池是锂电池的一种。它是以硫元素为正极，以金属锂为负极的锂电池。其理论能量密度约为锂离子电池的5倍。
锂硫电池是新一代的锂电池，被广泛认为是锂电池的补充。目前，实验室和各种早期资金已经投入到这个领域，商业化的前景是一致乐观的。
然而，锂硫电池面临着巨大的技术挑战，尤其是化学性质和不稳定的锂金属负极材料的使用，是对电池安全性的重大考验。此外，在稳定性、配方和工艺方面仍有许多未知的挑战。
英美两国目前有多家机构在研究锂硫电池，一些公司表示，它们将在今年推出产品。张博士也在伯克利的实验室研究锂硫电池，结果令人满意，在更苛刻的条件下进行了3000多次循环。
锂空气电池是以锂为正极，空气中的氧为负极反应物的电池。锂阳极的理论能量密度是锂离子电池的近10倍，因为锂阳极是光和氧的阴极反应物，它与之反应，存在于自然环境中，而不是在电池中。
锂空气电池面临更多的技术挑战。除金属锂的安全防护外，氧化反应形成的锂氧化物在性质上过于稳定，需要催化剂的帮助才能完成还原反应。另外，电池周期数的问题一直没有解决。
与锂硫电池相比，锂空气电池的研究还处于起步阶段，目前还没有公司投入商业研发。
镁电池是以镁为负极，某些金属或非金属氧化物为正极的原电池。与锂电池相比，镁电池具有更好的稳定性和更长的使用寿命。由于镁是一种二价元素，它的能量密度可能比锂高，尽管它的质量更大。
镁电池和锂空气电池处于同一研究阶段。丰田和麻省理工学院的研究机构都在研究镁电池，但在商业化之前他们还有很长的路要走。
