斯坦福大学研制新型锂电池 电动车一次跑480公里

澎湃新闻网 综合报道

几乎每隔小半天你的智能手机就要连上“尾巴”充电,简直太麻烦了。据《今日美国报》报道,斯坦福大学的研究者向解决之道迈出了一大步——找到让能源取之不竭的“圣杯”——那就是纯锂电池。

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包括美国前能源部长朱棣文(Steven Chu)在内的研究团队宣布,正在建造一种新的锂阳极电池,其电量可供纯电动车行驶300英里(约合483公里),或者提供现有手机电池电量的三倍。斯坦福的教授崔毅(音,Yi Cui)称,产品将在3到5年内推向市场。

他们研究的项目不仅仅是加强移动电源的电力,还希望能应用于太阳能和风能发电的储存——在阳光和风力都不那么强劲的时候。各个大学、创业企业和大公司都在研究利用新材料制造电池,比如钒(vanadium);或在索尼公司20多年前推出的锂离子电池的基础上加以改进。

在最近的这项技术突破中,斯坦福的研究团队称,他们使用纳米科技制造出了纯锂电池——锂的重量轻、效率高,数十年来都被认为是制造电池的理想材质。

“如果我们能将电力密度增至三倍,同时把成本降低四分之一,这将非常令人激动,”朱棣文在该大学的一份声明中说,“我们将拥有三倍于现有电池续航能力的手机,以及一次充电能行驶300英里、而价格低至25000美元的纯电动汽车——而且驾乘体验比普通燃油动力汽车加速到40迈(mpg)更棒。”

如今市场上的锂电池确切地说应该称“电解锂电池”,锂仅仅以电解质的状态(即锂离子)存在。这种电池有三个重要组成部分,分别为:电解质提供电子,分别在阳极和阴极接受放电。

斯坦福团队则将锂放置在阳极。这是非常棘手的科学难题。因为阳极常用的材质,一般是硅和石墨,在充电过程中将发生反应“吃掉”电子,锂的反应通常更为剧烈将吃掉更多电子。

问题的出路在哪里?崔的实验室设计建造了一间蜂窝状的微观隔离层——称之为“纳米球”——这样就能创建一个灵活的钝感膜,避免不稳定的锂参加反应。研究报告已在上周的《自然纳米技术》杂志中发表。

这个微观隔离层提高了电池的效率。为了商业上的可行性,电池一般需要将在使用中流失的锂通过充电将其还原99.9%。此前未受保护的锂电池阳极效率仅能达到96%,但是崔表示通过他们的方式,锂电池阳极的效率达到了99.6%,他预计在两年内效率可达99.9%。

部分专家对此持怀疑态度。在上世纪70年代晚期参与研发了锂离子电池原型的约翰·古登纳福(John Goodenough)目前仍致力于提高锂离子电池技术,他指出崔的保护隔离层不是一个“理想的”解决方案。

“现在还不能清楚证明他确实通过一个高效且廉价的方式实现了目标,”92岁高龄的古登纳福说,他目前仍是美国德州大学奥斯汀分校材料科学系的教授。

在电池研究中,许多人向先锋科技发起冲击,也饱尝了失败之痛。2012年10月,锂离子电池制造商A123在投入1.32亿美元支持联邦研究基金后宣布破产;两个月后,来自中国的汽车部件制造商——万向美国收购了A123的科研部门。

不过,崔的锂阳极电池项目并未接受任何美国联邦基金资助,他十分精通商业化研究之道。他是硅谷创业公司Amprius的创办人,1月份刚通过出售一种新型的持久动力锂离子电池获得3000万美元的风险投资,还不包括此前获得的其他方面融资。Amprius的董事会成员包括朱棣文,他在1997年获得诺贝尔物理学奖,曾在奥巴马政府任职能源部长,其后返回斯坦福大学专研学术。

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