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yexuqing木蟲(chóng)之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
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[交流]
【其他】世代蓄電池之新材料技術(shù) 已有3人參與
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光電池和光電化學(xué)分版-電化 ...
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小木蟲(chóng)(金幣+0.5):給個(gè)紅包，謝謝回帖交流
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全球正積極致力于擔(dān)任能源儲(chǔ)藏角色之蓄電池的開(kāi)發(fā)。能有效降低C0[sub]2[/sub]排放、能源有效利用、能源儲(chǔ)藏量較多且易于利用的各類蓄電組件，都是令人期待的開(kāi)發(fā)目標(biāo)。諸如，能發(fā)揮太陽(yáng)能及風(fēng)能達(dá)到有效利用之系統(tǒng)連結(jié)用的蓄電池以及油電混合車（HEV）、 Plug-in Hybrid Vehicle（PHEV）、純電動(dòng)車（EV）等適宜移動(dòng)的蓄電池等，能凌駕當(dāng)前所有電池性能的新電池。 自19世紀(jì)伏特發(fā)明電池以來(lái)，研發(fā)主流一直局限在少數(shù)幾種材料上，唯能跳脫此材料限制的就是鋰離子電池。在構(gòu)造中，若鋰離子擴(kuò)散，不管何種物質(zhì)都有可能成為電池材料，各類氧化物等可作為正極材料，碳及合金可作為負(fù)極材料來(lái)使用。在電池開(kāi)發(fā)上，材料開(kāi)發(fā)的任務(wù)增加；于下世代電池的開(kāi)發(fā)上，材料開(kāi)發(fā)更握有主導(dǎo)權(quán)。本文即就材料技術(shù)觀點(diǎn)來(lái)探討下世代蓄電池。 下世代電池材料的研發(fā)方向 為了實(shí)現(xiàn)EV每充一次電就能達(dá)到300km的行駛距離，電池的能量密度最好能在500Wh/kg以上。具有500Wh/kg以上能量密度的鎳氫電池，重量高達(dá)100kg，已無(wú)法滿足車輛輕量化、空間精巧運(yùn)用的設(shè)計(jì)需求。若改用重量較輕的鋰離子電池，即使經(jīng)過(guò)既有構(gòu)造的改良，其能量密度也跨不過(guò)250Wh/kg的界限值。下世代蓄電池需要仰賴電池材料技術(shù)的開(kāi)發(fā)，讓鋰離子電池的能量密度更加提高，或進(jìn)一步針對(duì)理論上可望達(dá)到500Wh/kg以上能量密度的創(chuàng)新性二次電池朝向?qū)嵱没姆较蜷_(kāi)發(fā)。當(dāng)然，如何提高鋰離子電池的使用安全性與可靠性亦是同為重要的研發(fā)課題之一。 表一所示為制作鋰離子電池的主要材料。電池是由正極、負(fù)極與電解質(zhì)所構(gòu)成，而正極與負(fù)極的電位差可作為電池電壓來(lái)利用。鋰離子電池的電解質(zhì)是利用EC及DEC等有機(jī)溶劑，而支持電解質(zhì)則是利用LiPF[sub]6[/sub]等。 1. 正極材料 正極材料擔(dān)負(fù)著決定電池電壓與容量的重要角色，如果在正極使用電位高且具有大放電容量的材料，就能增加電池的功率輸出密度與能量密度。然而目前已達(dá)實(shí)用境界的鋰離子電池正極材料的容量密度至高也僅在200Ah/kg左右。最早實(shí)用化的4V級(jí)正極材料LiCoO[sub]2[/sub]面臨到鈷價(jià)高漲及資源量供應(yīng)不足的問(wèn)題，漸朝著藉由Co及Al等添加物讓其特性穩(wěn)定的LiNiO[sub]2[/sub]、三元系LiNi1/3Mn1/3Co1/3O[sub]2[/sub]層狀巖鹽型等發(fā)展。也使用相對(duì)較為便宜之錳尖晶石系 LiMn[sub]2[/sub]0[sub]4[/sub]。橄欖石型LiFePO[sub]4[/sub]的開(kāi)發(fā)則以美國(guó)為主。另外，雖然電位較低約 3.5V，但熱特性卓越，以鍍碳及微粒子化實(shí)現(xiàn)高功率輸出的材料，也是著手開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。但是這些材料的放電容量密度除了硅酸鹽系（Li[sub]2[/sub]MSiO[sub]4）之外，也都還在300Ah/kg以下，仍是鋰離子電池大容量化發(fā)展的障礙所在---本文節(jié)錄自「材料最前線」 |
2樓2011-02-23 22:32:29
dazhi7758
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3樓2011-02-24 09:45:41
yexuqing
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4樓2011-02-24 09:48:10
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