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充一次电就能跑4000公里韩国取得革命性突破

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发表于 2023-5-10 08:42:56 | 显示全部楼层 |阅读模式

充一次电就能跑4000公里?韩国取得革命性突破

徐德文科学频道

你能想象你的特斯拉modle 3标准续航版,充一次电就跑4000公里以上吗?这一天或许很快就会到来了,韩国浦项科技大学的一项研究取得了革命性的突破,可以将电池存储能力提高10倍以上。

这项研究来自韩国浦项科技大学朴秀珍教授和金永洙教授,以及首尔西江大学柳在建教授领导的研究团队。研究人员成功开发出了一种功能性聚合物粘合剂,可用于稳定、高容量的阳极材料,能够大幅提升电池能量储存能力,可以将电动车的续航里程提高到前所未有的水平。

锂离子电池的主要部分包括阳极(通常由石墨制成)、阴极(通常由锂化合物制成)和电解质。当电池充电时,锂离子会从阴极移动到阳极,当电池放电(即我们使用电池供电的时候)时,锂离子会从阳极移动回阴极。在这个过程中,电子从电池的一端流向另一端,就产生了电流。

锂离子电池的主要部分包括阳极(通常由石墨制成)、阴极(通常由锂化合物制成)和电解质 ...

锂离子电池的主要部分包括阳极(通常由石墨制成)、阴极(通常由锂化合物制成)和电解质 ...


电池的能量密度,或者说电池能够储存多少能量,主要取决于阳极和阴极的材料。目前大多数锂离子电池都使用石墨作为阳极材料,但科学家们发现,硅作为阳极材料有着比石墨更高的储能能力。理论上硅阳极电池的储能量,可以是石墨阳极电池的10倍以上。

令人遗憾的是,硅材料在充放电过程中会发生大幅度的膨胀和收缩,这意味着硅阳极的结构将遭到破坏,导致电池的寿命大大缩短,让硅材料被广泛应用于锂离子电池难于上青天。

不过现在,浦项科技大学的研究团队可能已经在这方面取得了突破性的进展。

根据项科技大学刊发的新闻,该研究团队已经成功开发出一种新型的聚合材料,能够防止硅阳极在充放电过程中的膨胀,从而实现了稳定的锂离子电池。

这种新型的聚合物不仅利用了氢键,还利用了库仑力(正电荷和负电荷之间的吸引力)。这些力的强度为 250 kJ/mol,远高于氢键,但它们是可逆的,因此很容易控制体积膨胀。高容量阳极材料表面大多带负电,层状带电聚合物则正负电荷交替排列,以有效地与阳极结合。此外,该团队引入聚乙二醇来调节物理特性并促进锂离子扩散,从而产生锂离子电池中的厚大容量电极和最大能量密度。

这意味着如果这项技术能够被成功商业化,那么它对电动车行业的影响将是深远的。

电动车电池

电动车电池


电动车面临的主要挑战之一就是续航里程的限制。例如,特斯拉Model 3各种版本的续航里程大约在400-600公里之间,而这项新技术可能使其续航里程提高到4000公里以上。这将使电动车的续航里程不再受限,那时候电动车就不是真香的问题了,而是香得其他车都受不了,赶紧逃跑了。

而且这项技术的应用还不仅限于电动车。例如,可再生能源如太阳能和风能,需要大量的储能设备以存储不稳定的能源输出,具有更高能量密度的电池能够更有效地储存这些能源,使得太阳能和风能可以在没有阳光或风力的时候,比如夜晚等无法产电的时间段,仍然能够保持稳定的电力供应,这将极大地推动可再生能源行业的发展。

另外,如果电池的储能能力可以提高10倍,那么我们的手机、笔记本电脑、电动工具等设备的使用时间也将得到显著的提升,可以说将对整个现代社会产生深刻而巨大的影响和变化。

然而,我们也需要认识到,这项技术从实验室走向市场的道路还会面临许多挑战。电池的稳定性、安全性、寿命和成本都是需要进一步研究和优化的问题。此外,大规模生产的问题也不能忽视。在实验室环境中开发出的新技术,需要经过严格的测试和优化,才能在大规模生产中得以应用。

尽管如此,这项研究无疑为电动车行业以及其他依赖电池技术的行业带来了新的希望,在未来几年,我们有理由期待看到这项技术带来的革新性变化,推动电动车和可再生能源等行业的快速发展。

参考:https://postech.ac.kr/eng/revolu ... ge-10-fold-or-more/


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