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空气电池寿命难题相继被攻克 实用化即将到来

汽车
2019
03/26
10:14
环球网
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【创智网汽车频道】据《日本经济新闻》3月21日报道,空气电池被称为终极蓄电池,但寿命短是其面临的最大课题,如今大幅提高寿命的技术被相继开发出来。富士通相关的电子零部件厂商FDK研发的使用氢的特殊型空气电池将在3年后走向实用化。NTT试制出了使用锂的长寿命空气电池。在物联网(IoT)时代,高性能电池的必要性出现提高。空气电池的实用化时间可能大幅提前至2020年代,预计开发竞争将愈发激烈。

空气电池的重量轻,根据这一特点有望被搭载于飞行汽车、到处活动的机器人、掌握健康状况的传感器等设备上。伴随通过各种设备收集数据的必要性提高,对于像空气电池这样重量轻、性能高的电池的需求将出现扩大。如果储存太阳光等可再生能源产生的多余电力的系统得到普及,还有望大幅削减二氧化碳排放量。

锂电池的登场使得移动设备普及,支撑了IT革命。随着性能的不断提高,锂电池还成为汽车电动化的重要零部件。但是其性能正在接近技术极限,同时还存在易燃等缺点。

空气电池作为新一代电池的有力候选之一,通过吸取空气中的氧,发生化学反应来产生电。由于氧气取之不尽,理论上空气电池的蓄电量可达到锂电池的5-10倍。

在电池的正极和负极中,由于正极使用氧取代金属,所以空气电池更轻,同时还能降低材料成本。当前,空气电池走向实用化的巨大课题是性能很快下降。

FDK开发的空气电池使氢和氧发生化学反应产生电。利用混合动力车等使用的镍氢电池的结构,把使用镍的正极替换成氧。加上以稀有金属钌为主要成分的微粒子,促进化学反应。即使反复充放电500次,性能也仅仅降低不到1成。这种电池如果用于储存再生能源的电力,使用寿命为10年左右。

FDK开发的电池需要附带从氧中去除二氧化碳和杂质的装置。据说即使加上附带的部分,成本也比锂电池低。该公司的常务执行董事庄濑知行认为, 和现在相比,可以把性能提高2-3倍 。

NTT证实,负极中使用锂的锂空气电池即使充放电100次性能也不会下降。其关键在于混入了以锰为主要成分的化合物,具有促进充放电必要化学反应的作用。

锂空气电池反复充放电后,会出现不需要的杂质,导致性能下降。在过去,几次充放电后性能就会下降。以此次混入化合物的成果为线索,将更容易探索最合适材料。此外,据说可以通过在化合物的配比等方面下功夫来延长电池的使用寿命。

日本物质材料研究机构与软银推进锂空气电池的共同开发,力争2025年实现实用化。使用碳纳米管和石墨烯等纳米碳素材料,把容量提高至锂电池的15倍,即使充放电100次以上性能也不会退化。开发团队负责人久保佳实干劲十足地表示, 目标是把容量提高至10倍以上,成本降低至10分之1 。这种电池有望用于移动设备和无人机。

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