指示性摘要
自从发现电以来,人类一直试图储存它,所以他们有电池。随着科学技术的发展,电池的存储能力越来越强。随着锂电池、太阳能电池等新型动力电池的出现,电池技术发生了变化。虽然现在锂离子电池的应用占据绝对优势,但很多企业和研究机构都在探索电池产品的新未来,钠离子电池、氢氧燃料电池、固态电池等新概念电池也进入了大众的视野。那么,谁才是未来的终极电池?
中国工程院院士陈立泉在中国经济讲堂的演讲中指出,发展固态电池,中国必须有自己的创新,这样才能为实现电动中国的梦想奠定基础。钠离子电池、铝离子电池、镁离子电池和锌离子电池的研究现在应该做了。只要我们能抓住机会,不放弃,就有机会在世界上领先。
现在的锂离子电池是液态电解质,所以能量密度已经基本达到极限,大概是每公斤300瓦时或者每公斤350瓦时。然后安全问题时有发生。由于其能量密度有限,会发生安全事故,所以要考虑固态电池。
固态电池是什么?现在我们用的是锂离子电池,比较全面的包括有液体电解质的电池,比如镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池。固态电池可以像锂离子电池一样制造,除了电解质变成固态。它是固体,即不含液体或含少量液体。其实固态电池并不是什么新鲜事。在“六五”“七五”规划中,我们把固态电池列为重点项目,所以科技部也是第一个把固态电池列为重大项目的。固态电池的关键是研究固体电解质材料,而固态电池的阴极是金属锂。中间电解质为固体,固体电解质不是液体,因此正极可以采用无锂正极材料或现有正极材料制成。如果能找到不含锂或容量更高的正极材料,就能制造出能量密度更高的固态电池,那么它的能量密度就能大于每公斤500瓦时,其安全事故也能大大减少。
其实固态电池并不是没有短路的那一天。如果固态电池短路,会不会烧坏?金属锂可能在空气体中发生反应,但其比例较小,所以不会爆炸,所以安全性应该说比目前的锂离子电池更安全。
基本上我们中国人没有原创,固体电解质也很少。既然我们想开发固态电池,就必须有我们的创新。只有少数几种常见的高分子材料,如PEO、PP0和PAN,其室温下的离子电导率相对较低。最近,青岛能源学院的崔光磊做了一些新的工作。他在室温下可以达到每厘米10负4次方西门子,而且他的电池已经用过了,应该说有了新的进展。听完崔光磊的汇报,米歇尔·阿曼德第二天给我发了一封邮件,说中国人好像又一次走到了世界前列。最近,物理研究所带回了一位新介绍的王学丰博士。他把锂离子电池和锂氧电池混合在一起。他用了什么?硫化钼用作正极。二硫化钼可以插入锂或氧形成新的化合物。混合后,其容量相当高。我们也在物理研究所申请了这项工作的专利,所以这是一个新的想法,未来将在固态电池中发挥作用。
所以我希望通过固态电池的发展,我们国家能够从跑和跑走向领先。我们可以保持在世界市场份额第一的位置。要保持这个第一的位置,我觉得对目前锂离子电池的工作不能放松,就是有很多创新的工作和创新的成果,要走产业化。
菅野,日本人,我很佩服他。他总是坚持固体电解质没有被释放。我认为我们应该向日本学习。从锂离子电池开始,我们对固态电池的研究工作基本上就已经放开了,停止了,但是现在,就在刚才,我们又要回去做了。我认为现在再做一次还不晚。事实上,我们可以做到。从目前的趋势来看,我们还是有优势的。因此,锂电池的工作,无论是锂电池、固态电池还是液态电解质电池,都应该有很多鼓励创新的工作。除此之外,还必须制造其他电池,例如钠离子电池。别看大家对制造锂离子电池充满信心,但如果世界上所有的汽车都使用锂离子电池,其实锂是不够的。昨天,米歇尔·阿曼德也给出了一个数据,那就是如果全球10%的电动汽车都是由电池驱动的,那么它需要多少电池?超过60亿吨,相当大。在这种情况下,有必要开发资源丰富的电池,如钠离子电池。此外,铝离子电池、镁离子电池或锌离子电池实际上应该做。特别是我们在一些工作上有优势,走在我们前面。
钠离子电池是我们的优势,首款低速电动车是我们的示范,首座100 kW电站是我们的示范。然后,就像锌离子电池的专利一样,被认定为国内第一个专利。现在我们正在制造锂或镁固态电池。我想我们都是从零开始的。我认为只要抓住机会,我们就不能放弃。应该说,我们有机会在世界上领先。
氢氧燃料电池不是电池,它实际上是一种发电装置。也就是说,如果你有氢气,我可以通过给它添加氧气来发电。它是一个发电装置,不是电池。但是我们必须研究氢氧燃料电池。氢没有矿物质,不像锂有锂矿物质。虽然中国的锂资源比南美少,但我们仍然是锂资源丰富的国家,但你没有氢。未来你的氢气来自哪里?有人说你电解水产生氢气。当然,你可以电解水产生氢气。每个人都可以电解水制氢,但是电解制氢需要什么?需要电。如果你有电,你可以电解水产生氢气。然后你可以把它装瓶液化。最后,你可以使用氢氧燃料电池发电。也就是说,它以电开始,以电结束,你用来开车。
如果我们能够解决太阳能光解水制氢的问题,那么我们的氢氧燃料电池在未来确实大有可为。氢氧燃料电池是应该研究的,但是要大力发展,也就是说要取代锂离子电池这个位置,这不是最近的事情。
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监制:柴哲弘傅丹