研究人员正在试验不同的方法,改进充电电池,用于电动汽车,而纳米技术起着重要的研发作用。这样做的目的是赋予电池快速充放电速率,以及高存储能量,这是按单位质量计算的。这可以使电动汽车具有竞争力,替代汽油驱动的车辆。
有一个重大挑战,研究人员在充电电池领域,要制造的电池充电和放电都要迅速,而且只有很少的能量容量损失。在《自然•纳米技术》上,美国伊利诺伊大学乌尔班纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的研究人员最近发布了一种办法,可大大降低这种能量容量损失,同时具有非常快的充放电速率。只需两分钟,就可以给锂离子电池充电90%。这种方法涉及的阴极制备是采用3D纳米结构。
另一种候选产品也可以彻底改变这一领域的充电电池,在未来,这就是锂空气电池(lithium-air battery),它的阴极制备所用的一种材料,可以利用周围空气的氧气,它还有一个锂阳极。氧化锂(Lithium oxide)或过氧化锂(lithium peroxide)会形成,能量释放出来时,氧气会与锂结合。这种电池具有高能量密度,可比汽油。这可以大大提高电动汽车的行驶距离,就是在需要充电之前的行驶距离,但相对于锂离子电池,这种电池充电只需一小部分时间。
有些研究人员涉及欧洲委员会(European Commission)资助的高级锂存储项目(ALISTORE:Advanced Lithium energy Storage system based on the use of nano-powders and nano-composites electrodes/electrolytes),他们正在利用纳米粒子,提高电导率,开发非常强大的电池,适合用于电动汽车。速度上看,离子从一个电极移动到另一个电极,会加快。因为这种方法是基于纳米材料,所以有可能在用能量更快捷。
不过,还需要数年时间,这个创新才能用于电动汽车。研究者需要确保,这些车辆行驶可具有相同的速度,就像使用汽油一样,而且电池充电也不需要过于频繁。只需几分钟就可以给这些电池完全充电,这是重要的,为的是保持竞争力,而且电池可以持续160公里,在雷诺零排放(Renault’s Zero Emission)概念车上,就是这样。
研究人员远远没有做到的,是使提供的电池行驶同样长的行程,就像汽油一样。但是,进展已经取得,这是重要的一步,会减少车辆的环境影响。
锂电池充电只需2分钟
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