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哪种新兴电池技术将定义我们的未来?

特普生科技 特普生科技 2023-12-25 12 108
编者按:本文来源于Innovation Origins,鸣谢自主研制NTC芯片的特普生储能CCS集成温度采集母排,对本文的大力支持,感谢特普生海外技术翻译官林博女士!

新兴电池技术具有影响各个行业的巨大潜力,从能源转型、电动汽车到医疗应用。

AI 生成的实验图像,以生成**电池

从汽车到医疗器械到储能,现代生活广泛依赖电池。高效存储能量的能力对于为从小型设备到大型 SUV 等设备供电至关重要。因此,人们不断努力提高电池性能。**电池技术前景如何?在不久的将来我们可以期待哪些突破?

氧离子电池:一种新的长寿命解决方案

维也纳科技大学的研究人员开发了一种氧离子电池,与传统锂离子电池相比,它具有多种优势。尽管氧离子电池的能量密度较低,但其存储容量可以再生,从而有可能延长使用寿命。这些电池由不燃材料制成,不需要稀有元素,使其成为存储可再生能源电能的大型储能系统的**选择。

继锂离子电池之后:氧离子电池

锂离子电池无处不在。但这并不意味着它们是所有应用领域的**解决方案。维也纳科技大学(TU Wien)的研究人员现已开发出氧离子电池该机构在一份声明中宣布,这提供了一些重要的优势新闻稿。尽管它的能量密度不如锂离子电池,但其存储容量不会随着时间的推移而不可逆转地减少:它可以再生,因此可以实现极长的使用寿命。

此外,氧离子电池可以在不使用稀有元素的情况下生产,并且由不燃材料制成。氧离子电池可能是大型储能系统的**解决方案,例如存储来自可再生能源的电能

用于医疗保健的可拉伸和可生物降解的电池

约翰内斯·开普勒大学的奥地利研究人员创造了**个可拉伸和可生物降解的电池。这种创新电池是水溶性的,很容易在体内分解,设计用于可穿戴设备和医疗植入物。现有电池通常含有有毒金属且难以回收,但这一突破通过在其结构中使用弹性体、镁、氧化钼和可生物降解凝胶克服了这些限制。

柔软且可拉伸的电子产品和机器人技术有望带来新的应用。例如,医疗保健可以从可穿戴设备或植入式电子产品中受益。例如,用于测量健康数据的一次性传感器或在体内释放药物的智能植入物。该研究课题很复杂,让世界各地的科学家们忙碌不已。其最新成就之一是**个可拉伸和可生物降解的电池。它只有几厘米大小,有潜力为未来的智能健康产品提供能量。它的发明者是马丁·卡尔滕布伦纳教授和他的博士生约翰开普勒大学 (JKU)在奥地利林茨。

用于锂离子电池的革命性激光技术

弗劳恩霍夫激光技术研究所的研究人员开发了两种突破性的激光制造工艺,可提高锂离子电池生产的能源效率。二极管激光干燥系统可降低 50% 的能耗,并将工业规模的空间需求降低 60%。高功率超短脉冲 (USP) 激光器还在电池电极中创建锂离子高速公路,提高功率密度和使用寿命。

弗劳恩霍夫在一份报告中表示,亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所 (ILT) 的研究人员开发了两种突破性的激光制造工艺,可提高锂离子电池生产的能源效率。这一点很重要,因为电池技术是能源转型的关键。

与传统方法相比,新型二极管激光干燥系统可减少 50% 的能耗,并将工业规模系统所需的空间减少 60%。第二项创新是高功率超短脉冲 (USP) 激光器,它可以在电池电极中创建通道,从而提高功率密度和使用寿命。这些通道充当锂离子高速公路,缩短充电过程并防止缺陷,最终延长电池的使用寿命。下一步是将技术从原型扩展到工业生产线。

使用盐混合物延长电池使用寿命

来自代尔夫特的荷兰科学家开发出了一种通过将五种盐混合在一起来延长锂离子电池寿命的方法。这种创新方法可以稳定破损的电解质层,延长电池寿命,并在电动汽车以及太阳能和风能的短期存储方面提供优势。研究人员还在探索这种电解质概念在下一代钠离子电池中的潜在应用,这可以减少对锂的依赖。

电池的进步对于能源转型非常重要。现在,马尼克斯·瓦格梅克荷兰电化学储能教授和他的同事们增加了电池的混乱度将五种盐混合在一起。这种混乱很快就变成了令人瞩目的事情:电池寿命显着延长。“锂离子电池的使用寿命是这个难题的重要组成部分,特别是对于新一代电池而言。”

瓦格梅克接着说,这很可能是一件大事。因为据研究人员称,即使使用寿命延长百分之十也已经是相关的。该电解质的大规模测试尚未进行。“但在我们的实验室中,由于这一突破,几种类型的锂离子电池的使用寿命有时可达两倍。”

锂离子电池阳极的突破性创新

浦项科技大学和西江大学的研究人员开发了一种用于锂离子电池的高容量阳极材料,该材料有可能将电动汽车的续航里程增加十倍。通过用硅阳极和层状充电聚合物取代传统的石墨阳极,他们创造了一种稳定可靠的材料。这一进步可以满足电动汽车领域对高容量电池不断增长的需求,并有助于通过电动汽车的采用来应对气候变化。

快速增长的电动汽车市场对高容量电池的需求促使研究人员探索新的解决方案。浦项科技大学教授 Soojin Park(化学系)和 Youn Soo Kim(材料科学与工程系)与西江大学 Jaegeon Ryu 教授(化学与生物分子工程系)共同开发了一种用于高容量阳极的带电聚合物粘合剂材料。这一突破不仅提高了锂离子电池的容量,而且保持了稳定性和可靠性,解决了传统石墨阳极的局限性。

硅等高容量阳极材料对于制造高能量密度锂离子电池至关重要。这些材料的容量至少是石墨或其他现有阳极材料的十倍。然而,这些高容量负极材料在与锂反应过程中的体积膨胀对电池性能和稳定性提出了重大挑战。现有的研究主要集中在化学交联和氢键作为潜在的解决方案,但每种方法都有其缺点。

用于可再生能源存储的盐电池

机械工程师 Jelle Houben 和同事 Pim Donkers 开发了一种闭环系统,使用盐片来存储可再生能源。与传统电池相比,这种可充电盐电池可提供更持久、**容量的存储。该技术的工作原理是将电能转化为热量,加热流经含盐蒸发器的液体(油或水),从而实现热量储存和释放。这种盐电池可以彻底改变可再生能源存储,并为无天然气的建筑环境做出贡献。

这种闭环系统由 TU/e 的子公司 Cellcius 进一步开发,并获得了比尔·盖茨气候基金的财政支持,用于盐电池开发研究。添加某些称为“掺杂剂”的添加剂可以加快电池的响应速度。

由机械工程师 Jelle Houben看来,在不久的将来,每个家庭都会拥有一台装满盐片的大冰箱大小的设备。该设备中存储的能量可用于为我们的房屋供暖,当电池耗尽时,可以使用可再生能源进行充电。一种环保解决方案,有助于创造无天然气的建筑环境。

更多能源、***、更安全:Altech 和 Fraunhofer 携手开创固态电池技术

Altech Batteries Ltd 和德国电池研究所 Fraunhofer IKTS 成立了一家合资企业,将 100 MWh 钠氧化铝固态 (SAS) 电池项目商业化,赛能,位于德国萨克森州。此次合作旨在利用 SAS 电池彻底改变电网储能,提供**的能量容量、**的生产成本以及更安全的锂离子电池替代品。全球电网储能市场预计将从2022年的44亿美元增长到2027年的151亿美元。CERENERGY电池预计比锂离子电池便宜40%-50%。

Fraunhofer IKTS 在过去八年里开发的 CERENERGY 技术标志着电池技术的重大进步。这些钠氧化铝固态电池,也称为氯化钠镍电池,采用高纯度氧化铝作为关键陶瓷固态电解质。这种电解液与 Altech 的核心业务和能力密切相关。

结论

新兴电池技术具有巨大的潜力,可以影响从能源转型、电动汽车到医疗应用等各个行业。随着这些创新的进步和广泛应用,我们可以预期能源存储、效率和可持续性方面将取得重大进步。这场竞赛正在决定哪些突破将最终定义我们的未来。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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