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美国麻省理工研发出新型电池

更新日期:2006-12-22  作者:佚名  来源:新材料产业网

让电池真正“驱动”汽车,这是人们长期以来对电动汽车的期望。日前,美国麻省理工学院的新型电池技术成果,让人们的这一期望向现实“驶近”了一大步。   

    在第15届双层蓄电池和电动混合燃料车国际会议上,麻省理工学院研究人员称,他们利用纳米技术,开发出经济可行的新型锂镍锰氧化物改性电池。相比目前的电池来说,新型电池能效高,充放电时间短,价格低,稳定性和安全性能好,可以很好地满足电动混合燃料汽车的动力要求。

   麻省理工学院的研究人员强调,新型锂镍锰氧化物改性电池可能会给电动混合燃料汽车工业带来革命性的进步。目前,锂电池仍然不具备给汽车提供动力的能力,因为锂电池的充放电所需时间太长,而且安全性能也不好。普遍使用镍钴电池存在着安全风险,而且所用的钴材料价格不菲,这些安全风险在小型设备尚可控制,但用于电动汽车的大型电源动力方面就不可行。现在的电动混合燃料车使用的是镍氢化物电池,但它只能在汽车减速或静止时迅速地再充电。而新型电池能够保证在10分钟之内完成充电或放电工作,这使得新型电池距离电动混合燃料汽车所需的充放电时间的要求更近了。

   新型锂镍锰氧化物改性电池同时使得百年以来的电池发生了很大变化,特别是其能源储备系统。研究人员介绍说,自19世纪以来,常规电池的能量来自电池的化学反应,而这一次,他们利用碳纳米管结构的特性,改进了锂镍锰氧化物电池的能源储存系统,这一关键的储能系统也叫做超级蓄电器。超级蓄电器将能源作为一个电场来储存,其能效比常规的电池能效更高。作为一个工作单元,超级蓄电器充放电速度更快,而且“爆发力强”。除了保证电动混合燃料汽车正常路面上行驶外,新型电池还可以提供车辆加速或爬坡用的动力。

   据介绍,新型电池的优越供电性能归功于其材料的改性。科学家此前就知道锂镍锰氧化物能够存储很多能量,但是这种材料充放电所需时间太长,没有商业应用价值。麻省理工学院的研究人员开始考虑改变锂镍锰氧化物的材料结构,让其镍锰金属层被氧化物从锂层中隔离开来。在这一过程中,主要的困难是材料的晶体结构太混乱,这意味着镍和锂金属层相互干扰,影响了锂离子充电速度。由于电池的电荷由锂离子携带,所以要提高电池充放电速度就必须提高锂离子运动速度。于是,研究人员利用碳纳米管技术,设计合成出一种排列有序的晶体结构,使得锂离子能在金属层之间自由流动,从而保证改性的锂镍锰氧化物材料能迅速地充放电。据称,其充放电速度是未经改性的锂镍锰氧化物电池的10倍。

   新型电池项目的负责人、麻省理工学院材料科学与工程教授塞得尔说,新型电池在电动混合燃料汽车等方面具有巨大的商业潜力。目前,已有几个公司已经对这项新型电池技术表示了兴趣。新型电池不仅可以用作电动混合燃料汽车动力,还可作为再生能源的备用能源,还可以替代目前小型电子设备广泛使用的镍钴氧化电池,包括用作如手机、笔记本电脑、可充电的个人商务通,以及跑步机上的电源

   不过,电池行业界不少专家也认为,在新型锂镍锰氧化物改性电池商业化之前,整个电池制造过程还需要进一步降低成本,并做其他的一些改进。

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