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?1799年,意呆利物理学家伏特把一块锌板和一块锡板浸在盐水里,发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是,他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片,平叠起来。用手触摸两端时,会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功地制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。
故而电池从问世到现在,足有两百多年的历史。
但两百多年过去,电池的能量密度,始终没有明显的提升。
最早广受使用的电池为碳锌电池,它的能量密度约为30-100hkg,特点是只能一次性使用,但价格低廉。
随后发明出来的铅酸蓄电池,应用更加广泛,能量密度约为80-120hkg,但是可反复充电、放电,价格便宜,迅速成为主流,并且流行了上百年之久,到现在还没有淘汰。
但铅酸蓄电池的能量密度实在太低了,于是上世纪六十年代,锂电池应运而生,能量密度高达150-250hkg,相当于铅蓄电池的两倍。
某些高性能的锂电池,能量密度甚至可达到300hkg,并且理论上具有达到1000hkg能量密度的可能。
但理论只是理论。
实际情况当中,锂电池的能量密度,很难超过350hkg。
只能算是一种“半高能电池”。
且由于技术复杂、安全性、生产成本高等原因,锂电池一直到21世纪才大规模推广,逐渐成为了主流。
而除此之外,电池的发展路径众多,未来能量密度更高、寿命跟长、更安全的几种电池,都有机构在进行研发。
如金属-空气类电池。
此类电池的代表为锌空气电池。锌空气电池的比能量是铅酸蓄电池的4~6倍,比锂离子电池比能量都大1倍,以其作为动力的电动汽车最大行程可达400km。
锌空气电池制造工艺简单,成本低廉。大批量成本约为300~500元kvah,比铅酸蓄电池还低。且安全可靠,即使外部遇到明火、短路、穿刺、撞击等情况,都不会发生燃烧、爆炸。
但即便有如此之多的优点,锌空气电池也存在一些致命的弊端,它的使用成本相对高,充电过程复杂;实际使用寿命短,为1~2年,这主要不是因为电池的电化学性能差,而是电池的结构带来的影响;批量生产加工工艺不够成熟。这主要是催化膜和防水透气膜的制造,大多需要半机械操作,存在一些手工因素,导致电极性能有差异。
所有金属-空气电池的推广,还是较为困难。
此外还有全固态电池、纳米晶体锂离子电池、燃料电池……等等至少几十种的电池。
它们的能量密度,有的宣布达到了500hkg,有的宣布超过800,还有的突破了1000,可谓令人振奋,仿佛看到了高能电池时代到来的希望。
但……然并卵。
实验室表现,不等于实际表现。
实验室内的产品,不一定能成为市场产品。
而当前市场中,可购买到的、能量密度最高的,是一种由镍钴锰酸锂组合的三元聚合物材料(li(nicomn)o2)作为正极的三元电池。
这类电池中,国内某厂家结合石墨烯技术,做到了能量密度550hkg的世界最高程度,当时便在全世界引发轰动,被认为新能源时代即将到来。
但这种高兴,可能还为时尚早。
因为汽油的能量密度,高达12000hkg,最好的三元电池,能量密度也不过是汽油的4.58%,二十分之一不到。
三元电池技术,还未到取代传统能源的时候。
只是看到了一丝希望。
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