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锂离子电池之后,下一代的电池技术可能是什么?

2024-01-24 16:15:40 ELLIE GABEL 阅读:
随着锂的开采和产量不断增长,锂已成为自人们认知到气候问题以来最值得关注却又矛盾重重的全球市场之一,那么哪些替代选择是最为可行的呢?

电子设计工程师非常清楚锂离子电池的缺点。因此,即将到来的电池革命将会围绕着新型应用中的实验材料展开,从而降低价格、降低稀缺资源的使用和减少对环境的影响。vOhednc

随着锂的开采和产量不断增长,锂已成为自人们认知到气候问题以来最值得关注却又矛盾重重的全球市场之一,那么哪些替代选择是最为可行的呢?以下是三种最可能替代锂离子电池的方案简介。vOhednc

固态电池

固态超级工厂(Gigafactories)正在向西方扩张,因为它们具有独特的成分,并有望消除液体电解质的易燃问题。这些问题一直困扰着能源存储和电动汽车(EV)的采用,而固态电池有望延长生命周期并提高安全性。vOhednc

与锂离子电池相比,这些电池还有另一个优势,就是可以最大限度地减少热失控现象,而这正是锂电池最为突出的问题之一。目前锂离子电池在两小时内就能充满到100%,这给电子设计专家们带来了巨大的挑战,他们需要在这项已然发展到很高水平的工程技术上进行创新。vOhednc

固态电池的设计有利于电子设计工程师提高功率密度,同时又能够保持轻巧。其次,固态电池的未来可能仍需要一些锂,但权重会大幅降低,以减少依赖性。而固态电池材料本身有足够的差异,可以锻造出更可持续的阳极和阴极,如磷酸铁锂和聚合物。vOhednc

金属-空气电池

金属-空气电池依靠氧气作为阴极材料,利用还原反应产生能量。使用氧气消除了其他电池结构中有关存储和易受影响性问题的障碍。vOhednc

专业人士可以使用锌、铝、铁等材料,最大限度地减少对世界上有限的锂矿藏的利用,并获得密度更大的电池。利用自然界中更容易发现和获得的材料,它们的能效比锂离子产品高5到30倍。这可以使其他技术实现更可持续的未来,包括助听器和不间断电源(UPS)。vOhednc

钠离子电池

钠是一种低成本、高效率的电池材料,并且不需要镍或钴即可工作。供应链需要更丰富的材料来维持B2B关系并满足市场需求。虽然钠在业界的知名度不高,但它可以解决电子设计工程师试图解决的许多难题,包括:vOhednc

  • 成本效益
  • 提高安全性
  • 高能量密度
  • 库仑效率
  • 提高耐用性
  • 减少对环境的影响

尽管钠具有这些优势,但它必须想办法超越锂,成为主流。尽管锂电池存在缺陷,但业界仍将其作为电池的黄金标准。钠电池必须证明,与锂离子电池相比,它能在更小的电池中容纳更多的能量。vOhednc

当前,钠离子电池的密度已经在以更快的速度超越低端产品。第一辆钠动力汽车将于2024年1月首次亮相。它的续航里程为157英里(约253公里),容量为25kWh,鉴于它是同类产品中的第一款,令人印象深刻。vOhednc

离子之后是什么

液流电池和镁离子电池等其他技术也在电子设计领域不断兴起,不过这只触及了可再生能源存储和电动汽车应用中尚未开发的能源潜力的表层。vOhednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Beyond lithium-ion: Exploring next-gen battery technologies,由Ricardo Xie编译)vOhednc

责编:Ricardo
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