电池放在空气中会怎样,电池放在空气中
4月18日报道
据《日本经济新闻》4月17日报道,利用空气体进行发电的终极电池有望在不久的将来出现。也叫空气电池。这种电池不需要传统的电极,重量是现有锂电池的五分之一。韩国和中国公司正在激烈竞争空气体电池的开发。
汽车飞行的关键技术
业界正在努力普及30年代以后的飞行汽车,重量轻、容量大的电池将成为飞行汽车不可或缺的动力来源之一。
在日本,道路拥堵每年造成的经济损失超过10万亿日元(约合800亿美元)。在城市里,有时候10公里的路要走半个小时,很浪费时间。据世界卫生组织统计,全球每年约有130万人死于道路交通事故。
虽然这些问题没有杀手级的解决方案,但是用广阔的天空空代替地面上的道路可以是一种选择。目前来看这好像是空的一句话,因为缺少可以让汽车悬浮在空的光线和优秀的电池。未来时代不能再依靠燃烧化石燃料来飞行。
正在开发飞行汽车的Sky Drive公司(位于东京都新宿区)计划在2025年左右采用双人配置,将飞行汽车投入出租车行业和紧急运输领域。有必要进一步延长目前约5至10分钟的飞行时间。
精通电池研究的APB公司(位于东京都千代田区)Hideki Hori表示:& ldquo为了飞行大约一个小时,一辆汽车需要一个容量超过每公斤450瓦时的电池。& rdquo锂电池面临每公斤300瓦时的瓶颈。如果能把电池做得更轻,可以增加容量,但锂电池中占总重量近一半的电极(正极)阻碍了重量的减轻。
中国和韩国攻克技术难题
所以就轮到空气电池了。它大胆地改变了结构,用从空气体中吸收的氧气代替了正极,并与锂金属制成的电极结合在一起。外界空气体是电池的材料。如果没有正极,锂金属可以占据大部分电池本体。这样做的好处是电池不仅重量轻,而且锂含量高,可以增加存储容量。
提取电能时,电能通过电池的缝隙进入& ldquoHelper & rdquo氧气将与容器的碳和树脂中的锂离子结合。当氧气形成氧化物簇时,它将有助于驱动电子。在充电过程中,完成任务的氧气会离开氧化基团,与锂离子分离,然后再次回到外界。
但氧很难从氧化物团簇中分离出来,锂金属起火发热风险高。由于技术研发难度大,这种电池一直被认为& ldquo终极电池& rdquo。然而,最近,中国和韩国的研究人员开始寻找克服这些问题的方法。
中国汽车电池研究院试图在锂空气体电池的电极结构上找到办法,电池的容量达到了每公斤769瓦时。据说在未来& ldquo可能用于航空空航天工业和电动汽车& rdquo。
韩国三星电子集团和蔚山科学技术研究所为了减少电池中氧气通道区域的老化,已经用有机材料代替了陶瓷。结果充放电次数从不到10次增加到了100次。虽然还是达不到锂离子电池的4000次充放电,但是我们已经找到了改善电解液的方法。
& ldquo终极电池& rdquo走向实用
锂空气体电池负极在使用过程中会变形,容易造成短路。所以韩国公司也会探索空其他元素的气体电池,容量小但是容易制造。
日本FDK公司用空气体连接几个氢空气体电池代替镍氢电池,成功实现了充放电。如果连接的电池数量增加,理论上就会超过锂电池的容量。
美国电池初创公司Form Energy计划开发一种由铁和氧驱动的铁空气体电池,用于储存可再生能源产生的电力。
如果飞行汽车是电动的,它就不需要燃烧燃料,但它能否靠电池飞行还是个问题。要想飘入空,不仅要解决没电的问题,还要把电池做得极轻。
单个重量来说,主要材料是树脂& ldquo全树脂电池& rdquo也是大有可为。APB公司开发的新型锂电池比同类锂电池轻20%,将供应给无人潜艇。虽然有观点认为很难提高电池容量,但堀江指出& ldquo如果在电极材料上努力,也可以用在飞行汽车上& rdquo。
在电池的世界里,利用空气体中氧气的空气体电池的出现,可以说类似于微生物利用阳光进行光合作用,给地球带来大量氧气。在氧气的作用下,18世纪工业革命后,人类燃烧了大量的煤、石油和天然气,创造了富裕的生活。但是现在,为了不燃烧化石燃料,人类用氧气做电池。被寄予厚望的空气体电池的发展,因为需要在思路上有较大转变,所以还面临一些困难。