锂离子电池有缺陷，需要升级

信不信由你，手握的智能手机要比NASA的计算网络功能强大，NASA的计算网络曾在1969年被用于将人类送上月球表面，并且使用智能手机，您还可以拨打电话和发送消息就像其他令人惊奇的功能，例如玩游戏和播放视频，影像，广播和其他我们无法完全列出的功能，但是通过智能手机获得的所有功能可能会褪色，并且如果没有强大的可充电电池，则该设备将变得无用。可以持续很长时间，但是所使用的技术仍然存在缺陷，需要进行开发。

锂离子电池

第一个铅酸可充电电池是由物理学家于1859年开发的 加斯顿·普兰蒂1980年，发展世界 约翰·古德纳夫（John Goodnav） 索尼销售的氧化钴锂阴极电池于1991年用于手机电池。为此，戈德纳夫与他的同事化学家M.斯坦利·惠丁汉（M. Stanley Whittingham）和吉野晃（Akira Yoshino）一起于XNUMX月获得了诺贝尔奖。

锂离子电池通过将氧化锂的阴极（正电极）与阳极（负电极）和用作导体的电解质（隔膜）结合使用，当电池进行充电和放电时，离子在电极之间移动并产生能量电池即可使用。

日本，中国和韩国只有五家公司生产全球62％的锂离子电池，自2015年以来需求急剧增长，当时中国开始大力推动国内电动汽车生产，同时智能手机，平板电脑和笔记本电脑的全球销量持续增长。

中国目前在全球生产60％的电动汽车，并试图确保对锂的控制。锂是在盐水中发现的丰富天然矿物质，主要在南美生产，特别是在玻利维亚，智利和阿根廷。

中国公司天齐锂业去年以4亿美元的价格收购了智利矿业公司SociedadQuímicay Minera的股份，有效地控制了其全球锂产量的一半，而天齐所关注的行业是锂离子电池市场根据市场研究公司Global Market Insights的预测，这一市场的规模将从33年的2018亿美元增长到73年的2024亿美元。

锂离子电池的缺点

与其他元素相比，锂（称为白金）是一种化学活性元素，在南美，该锂生产世界上大部分锂，白金是从盐表面提取的，但所使用的方法耗费大量水分电池生产中所需的另一种矿物几乎仅在刚果民主共和国发现，并且是通过不安全的做法开采的，包括利用儿童作为劳工来开采。提取钴。

此外，锂离子电池目前过于昂贵，无法回收利用，这意味着它们经常会被填埋，而美国人每年要处置约70亿个锂离子电池。然而，瑞典和日本已经开始有项目回收电动汽车电池，即使使用多年后仍可保留其XNUMX％的电量。

尽管对锂离子电池的需求迅速增长，但锂离子电池还有其他缺点，例如安全问题和环境破坏，因为锂离子本身就是一种不稳定的材料，这意味着锂离子电池在损坏或暴露于高温时可能会爆炸195。在2009年至2017年之间发生火灾和爆炸，包括7年三星Galaxy Note 2016面临的显着问题。

替代解决方案

到目前为止，一些研究人员和技术人员正试图解决锂离子电池的这些挑战和弊端，而另一些研究人员和技术人员则在缓慢发展过程中寻找锂离子的替代物，因为目前正在开发氨，镁和钠。所有这些都有其缺点，包括能量保留率低和材料易挥发。

锂离子电池公司Enevate Corporation的营销和产品执行副总裁Jarvis Toe说：“有两种主要的电池技术在未来十年内将证明电动汽车行业具有惊人的功能。”是一种可以存储锂的活性物质，并且具有很高的电导率。

另一个重要的发展是减少或消除了钴，目前它占常规锂离子电池所用材料成本的20％，钴的价格已从20年的每公吨2016美元增加到大约80美元。今天，有XNUMX个电池，因此去除钴是降低成本的关键，这就是松下和特斯拉致力于从电池中去除钴的原因。

“低钴或无钴阴极技术可以帮助继续降低电动汽车电池的成本，从而更快地获得可负担的，经过认证的电动汽车，因为阴极仍然是当今锂离子电池中最昂贵的组件，而阳极技术独领风骚的Silicon提供了非常快速的充电功能以及高能量密度和安全功能。”

研究团队已经成功地探索了使用镁铬氧化物电极和金纳米线来代替通常制成阴极的钴，以及可以补充电解质的“可填充”电池。未来的路边电站可以为您的电动汽车重新填充需要时使用一种新的电解质，消除了对锂离子电池车当前存在的主要问题的行驶距离的顾虑。

市场研究公司Gartner负责半导体和电子领域的Bill Ray说，发泡铜可以在不到五年的时间内取代锂离子，并且已经接近生产并且具有更大的阳极，这意味着可以非常充电。很快。当然是消费者想要的。”

包括福特在内的数家公司都在开发固态电池，该固态电池可以通过用固体代替液体电解质隔板来工作，并且正在研究一系列潜在材料，包括新型晶体材料，LTPS多晶硅和超离子氢化锂导体。以及陶瓷电解质。

未来技术

尽管固体材料远非主流生产，但使用固体可以产生更高容量的电池，同时降低着火或爆炸的风险；瑞士联邦材料科学与技术实验室和日内瓦大学也创建了一个新的电池原型总的来说，这种电池具有比锂离子电池更高效的潜力，具有更大的容量，并提供高水平的安全性。

“如果您能掌握超过一米的可靠无线充电，那么电池技术本身就变得不那么重要了。” “尽管固态电池系统正在进行首次试验，但固态技术目前在技术和价格上都处于劣势，”德国高性能电池公司AKASOL的首席执行官Sven Schulz说。

他预计固态电池将在2030年进入市场，尽管他认为锂离子电池至少在未来十年仍将是最佳选择，因为尽管锂离子技术的发展不是革命性的过程，每年将其逐步提高2％至5％。坚持使用这项技术，直到出现新的实验技术是正确的做法。

从长远来看，一些专家对电池的未来有完全不同的看法，Ray说，通过车库，街道或城市停车场的垫子进行无线或室内感应充电是司空见惯的。

“目前，无线充电并没有比用电缆充电更好。如果您可以在XNUMX米的范围内掌握可靠的无线充电，那么电池技术本身就变得不那么重要了。您的设备一直在依靠充电。”

能源行业中的一些人预测，家用能源存储设备（例如Tesla的Powerwall）将成为标准配置，因为这些设备包含可充电的锂离子电池，该电池可以存储13.5千瓦时的电量，足以为中型家庭供电一天。随着越来越多的家庭配备太阳能电池板和风力涡轮机，需求不断增长，您需要存储这种能量。

最后，随着我们对不同类型电池的依赖性增加，商业动机将不断增加，以寻求新的，更可靠和有效的解决方案，为此，我们需要在化学，物理学，工程学和材料科学方面获得更多经验，以便团结在一起因此，至关重要的是，我们必须进行大规模的合作以应对挑战，并开发新的电池技术。

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