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新型电池材料 电动车充电速度将提升至15倍

EV视界2019-01-10 13:14:01


 

-摘要:


近日美国西北大学的研究人员们认为他们已经打造出了一种适用于电池和超级电容的绝佳新材料,有助于提升电动汽车的续航里程和充电速度。将该材料称作“共价有机框架”(COF),这是一种适合储存能量、有许多气孔的有机晶体结构。

近日美国西北大学的研究人员们认为他们已经打造出了一种适用于电池和超级电容的绝佳新材料,有助于提升电动汽车的续航里程和充电速度。将该材料称作“共价有机框架”(COF),这是一种适合储存能量、有许多气孔的有机晶体结构。


化学家William Dichtel及其团队为之补充进了导电聚合物,结果就是一个“改性氧化还原COF”。Dichtel相信它同时有益于电池和超级电容,而这两者对于电动汽车都非常重要。研究人员声称,他们的材料能够稳定经受万次充放电循环。其储能是非改性COF电能源的10倍、同时充电速度提升了10-15倍——可以说是两全其美。


在实际应用中,电池能够在缓慢放电下储存大量的能量;而超级电容虽然充电非常快、但能吸纳的能量却很少。不过这种技术究竟何时能够走向消费端如今还是个未知数。


新能源汽车电池研发成果汇总:


日本车载电池寿命增加了将近30%

据日本化学工业日报报道,新日本电工开发出了针对车载用锂离子电池的长寿命、高容量的正极材料。此正极材料为锰酸锂,比过去使用品寿命增加了将近30%。新日本电工计划今后不仅在电动车车载上,还计划开展定置型蓄电池等新用途的使用。


此外,该公司也已开始着手3元系的开发。以续航距离350千米以上的高端高容量锂电池电动车为对象,预计快的话2017年末投入市场。


其目标为慢慢替换现有品,在2020年前两种制品的生产量为每年7000吨。


NEC发现了名为“碳纳米刷”的碳材料


NEC于2016年6月30日宣布,在全球首次发现了名为“碳纳米刷”的碳材料。这种新材料可以提高蓄电池和传感器的性能,还能给塑料和橡胶赋予导电性。 碳纳米刷是使碳纳米角(CNH)呈纤维状聚合而成的。直径约为100nm,长度约为1~10μm。过去采用CNH的碳材料是CNH球状聚合体(球形 CNH)。碳纳米刷和球形CNH都具有分散性强、难以凝集的特点,两者的差异在于导电性。碳纳米刷的导电性达到球形CNH的10倍以上。其原因是,分散于母材中的球形CNH之间的距离比较远,而碳纳米刷的电子在相连的纤维结构中通过,电流容易流动。将碳纳米刷用于蓄电池电极的导电材料时,充放电速度可提高 10~15%。 

另外,CNH的比表面积大,因此,可在表面上保持其他物质的“吸附性”很强。利用这一特性,可将其作为高性能吸附剂。碳纳米刷的制作方法是,向含有铁催化剂的碳棒靶材照射激光。虽然跟球形CNH的制法几乎相同,但是球形CNH采用的是不含铁的碳棒靶材。只要改变靶材,就能够以球形CNH同等规模进行大量制造(1kg/天)。

另外,CNH的比表面积大,因此,可在表面上保持其他物质的“吸附性”很强。利用这一特性,可将其作为高性能吸附剂。 碳纳米刷的制作方法是,向含有铁催化剂的碳棒靶材照射激光。虽然跟球形CNH的制法几乎相同,但是球形CNH采用的是不含铁的碳棒靶材。只要改变靶材,就能够以球形CNH同等规模进行大量制造(1kg/天)。 


今后,NEC将与材料厂商及研究机构等共同进行材料验证和量产开发。计划2017年度提供样品。


沃尔沃纳米材料电池可让电动汽车变轻15%


沃尔沃汽车宣布,他们在汽车电池轻量化方面取得了一项重大技术成果,可以让当前的电动汽车变轻15%。目前,这项技术已经在S80试验车上进行试验测试。


随着“节能降耗”越来越成为了广泛关注的话题,轻量化也广泛应用到汽车领域的方方面面,在提高操控性的同时还能有出色的节油表现。汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量,在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下,降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性,提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。

有研究数字显示,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;若滚动阻力减少10%,燃油效率可提高3%;若车桥、变速器等装置的传动效率提高 10%,燃油效率可提高7%。汽车车身约占汽车总质量的30%,空载情况下,约70%的油耗用在车身质量上。因此,车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控 制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。)


这项电池轻量化技术的关键是什么?


沃尔沃发明了一种创新的轻质电池结构。这种结构是由一种新型纳米材料组成的,它包括由碳纤维、聚合树脂组成的纳米结构,以及植入其间的超级电容器。


这种新型材料的特点是什么?


这种新型材料组成的电池结构不但很轻,还可以做成薄片,从而更方便布置。另外,它具有很好的强度和适用性,可以取代车身面板,从而节省电池组所需空间。


这个研发项目是何时启动的?


这个项目是在2010年启动启动的,它由欧盟赞助,共有10家主要机构参与,而沃尔沃汽车是其中唯一的汽车制造商。项目的初衷就是解决目前混合动力和电动汽车中电池组过于笨重的问题,同时还要保障电池效率和性能。


这种新型材料电池组是如何制造的?


首先把碳纤维材料制成薄片,然后成型,烘干,硬化,再把超级电容植入其间,就做好了。可以通过叠加的方式,将其做成电池模块,并做成车身面板的样子,布置在车身框架之上。这种新型电池面板可以取代车门、后备厢盖、发动机罩、车顶等。


这种新型材料电池组如何工作?


这种新型电池可以回收车辆的制动能,也可以直接连上电网充电。而在车辆行驶过程中,电池组的电能可以供给给汽车的电动机。


这种新型电池相比现在的电池有什么优势?


研究显示,这种新型材料电池的充电速度比常规电池组更快,而且强度更好,适用性更强。沃尔沃还表示,这种新电池材料成本更低,也更加环保。如果将目前的电动车电池全部更换成这种新型材料,可以减低车重超过15%,效果是显而易见的。


这种新电池技术目前的研究进度如何?


还在实用化测试阶段。沃尔沃汽车已经制造了两辆S80试验车来检验这种电池材料的效果。试验车的后备厢盖采用了这种材料取代当前的汽车标准电池,甚至还用这种材料取代了车辆前端的稳定杆以及起停电池组。


我国研发出成本低廉的新能源电池材料——褐铁矿

中国地质大学(武汉)材料与化学学院吴艳副教授与湖北大学朱斌教授等合作,成功研发出成本低廉的新能源电池材料——褐铁矿,为天然矿物在先进能源应用上提供了一种新途径。


此项研究成果日前发表在国际功能材料领域著名学术期刊《先进功能材料》上。此项研究发现,在天然褐铁矿中,石英和石灰石矿物共存,褐铁矿/石英/石灰石天然复合物在氢气/空气气氛中,产生了可移动的氧离子和质子通道,并提出新的离子传导及功能机理。


固体氧化物燃料电池是一种高效和环境友好型的能源转换技术,其商业化应用一直是研究者们追求的目标。然而,由于成本太高,商业化应用至今尚未实现。


吴艳、朱斌课题组对天然矿物进行了大量的筛选和深入细致的研究,发现并开发了高品位的莱芜褐铁矿,获得了与人工合成电池材料相媲美的性能。作为一种新能源电池材料,可用于分布式电站、应急电源、交通运输的电源供应。


吴艳介绍,作为一种新型的固体电池材料,褐铁矿在成本、性能上更具优势。目前市场价为每吨80美元,而传统固体氧化物燃料二氧化锆市场价约为每公斤100美元。同时,褐铁矿作为一种新型电解质材料,所组装的固体氧化物燃料电池具有较高的功率输出。



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文章转自: 中国超级电容产业网