(改1)電池技術(shù)的停滯不前

1、制作人：范一夫、張慧盈、劉振宇能量密度更高、充電速度更快、單位成本更低、循環(huán)次數(shù)更多的新聞在各大媒體上頻現(xiàn)，能夠改變現(xiàn)狀的產(chǎn)品卻沒有出現(xiàn)。 近二十多年來(lái)，科技飛速發(fā)展。計(jì)算機(jī)從電子管元件時(shí)代演變成今天的超大規(guī)模集成電路，往日笨拙巨大的計(jì)算機(jī)如今小到能裝進(jìn)我們的口袋中。一款新型智能手表的運(yùn)算能力甚至強(qiáng)于阿波羅登月飛行器。但如今電池的發(fā)展則是另一種態(tài)勢(shì)。 蘋果或三星的消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商們?yōu)榱碎_發(fā)出續(xù)航更強(qiáng)的電池，投入了數(shù)百萬(wàn)美元研發(fā)資金。雖然電池技術(shù)在未來(lái)幾年不會(huì)取得革命性發(fā)展，但那些依賴電池的新產(chǎn)品卻會(huì)層出不窮。電池發(fā)展為什么會(huì)滯后？很多研究人員表示他們已經(jīng)遇到瓶頸，而使用電池供能設(shè)備的用戶則對(duì)

2、電池的續(xù)航能力要求越來(lái)越高。它有一根插在銅制圓筒里的鐵條古希臘人知道如果摩擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強(qiáng)大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。1745年，普魯士的克萊斯特利用導(dǎo)線將摩擦所起的電引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ俊．?dāng)他用手觸及鐵釘時(shí)，受到猛烈的一擊。1786年，意大利解剖學(xué)家伽伐尼在做青蛙解剖時(shí)，發(fā)現(xiàn)了“生物電”。伏打電池1836年，英國(guó)的丹尼爾制造出第一個(gè)不極化，能保持平衡電流的鋅銅電池，又稱“丹尼爾電池”。1860年，法國(guó)的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池。稱它為“蓄電池”。 直到1887年，英國(guó)人赫勒森發(fā)明了最早的干電池。干電池的電解

3、液為糊狀，不會(huì)溢漏，便于攜帶，因此獲得了廣泛應(yīng)用。鎳鎘電池鎳鎘蓄電池堿性電池2000后燃料電池，太陽(yáng)能電池成為全世界矚目的新能源發(fā)展問題的焦點(diǎn)。硅太陽(yáng)能電池 氫燃料電池小型核電池石墨烯電池u 特斯拉站在另一邊特斯拉頂配的Model S使用了接近7000塊松下NCR 18650 3100mah電池，對(duì)電池兩次分組，做串并聯(lián)。1. 氫氣的來(lái)源問題。氫氣不像氮?dú)夂脱鯕馐强諝庵械淖钪饕M成因素，想得到氫氣可以通過電解水，但這可是個(gè)不太經(jīng)濟(jì)的方法，能量損失極大！你想，先從電解水開始，耗費(fèi)電能，產(chǎn)生氫氣，氫氣再發(fā)電過程中還會(huì)有能量損失；電解水的電現(xiàn)在也是以煤電為主發(fā)出來(lái)的吧，燒煤發(fā)電也會(huì)有能量損失。2.

4、金屬鉑的稀缺。在氫燃料電池發(fā)電的過程中會(huì)用到金屬鉑作為催化劑。這種金屬就是咱結(jié)婚買戒指那個(gè)比24K金更貴的那個(gè)鉑，它少啊，它貴啊，那么大規(guī)模生產(chǎn)氫燃料電池，這個(gè)鉑就是瓶頸，完全沒有規(guī)?；蟪杀緶p少的效應(yīng)，反而需求越多越貴，這可怎么辦好？3. 氫氣的安全性。有人說(shuō)帶著氫氣瓶就像帶個(gè)氫彈，到底這個(gè)氫氣瓶會(huì)不會(huì)爆炸??？氫氣是最輕的氣體，它的擴(kuò)散性極強(qiáng)，氫的擴(kuò)散系數(shù)比空氣大3.8倍，比汽油大7.5倍，由此可以證明氫比汽油安全是有根據(jù)的。所以少量的氫氣泄漏，可以在空氣中很快被稀釋成安全的混合氣。氫氣的比重小，易向上逃逸，這使得事故時(shí)氫氣的影響范圍要小得多。技術(shù)方面 首先，制取氫的技術(shù)還在一直進(jìn)行著研究，

5、不斷地在研發(fā)與改良。鋰電池有局限，只能干小功率的事情。最多擔(dān)當(dāng)輔助角色例如混合動(dòng)力。而氫難以儲(chǔ)存運(yùn)輸這個(gè)缺點(diǎn)是可以客服的。電解水的方法效率很低并且成本難以控制，所以可以使用生物制氫、熱化學(xué)制氫、太陽(yáng)光催化光解制氫、利用工業(yè)生產(chǎn)含氫尾氣制氫等方法硬軟件方面 1、貯存運(yùn)輸方面。氫的貯運(yùn)有四種方式可供選擇，即氣態(tài)貯運(yùn)、液態(tài)貯運(yùn)、金屬氫化物貯運(yùn)和微球貯運(yùn)。目前，實(shí)際應(yīng)用的只有前三種，微球貯運(yùn)方式尚在研究。只要在存儲(chǔ)氫氣的地方，通風(fēng)足夠良好，空間足夠大，氫氣就能夠很快地?cái)U(kuò)散到大氣的中。另外氫氣的燃點(diǎn)在650攝氏度以上，和天然氣一樣屬于燃點(diǎn)較高安全性較好的氣體，儲(chǔ)氫的場(chǎng)所一定要遠(yuǎn)離火源，也避免同氟、氯、一

6、氧化碳等氣體一起放置。為了防止盜竊，氫氣瓶可以安置在室外防護(hù)柜內(nèi)，并且盡量在有圍墻的站點(diǎn)來(lái)使用氫燃料電池。氫燃料電池氫燃料電池鋰電池鋰電池超級(jí)電容超級(jí)電容鋁空氣電池鋁空氣電池優(yōu)勢(shì)比能量高功率密度高環(huán)保無(wú)污染比能量高循環(huán)性能無(wú)記憶效應(yīng)環(huán)保無(wú)污染功率密度高充電時(shí)間短使用壽命長(zhǎng)價(jià)格便宜能量密度高質(zhì)量輕體積小使用壽命長(zhǎng)劣勢(shì)系統(tǒng)復(fù)雜氫基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施滯后初期購(gòu)置成本高充電時(shí)間長(zhǎng)能量密度低功率密度低存在空氣電機(jī)極化和氫氧化鋁沉降等問題應(yīng)用領(lǐng)域氫燃料電池環(huán)保性能高，適合于客車和重載卡車等商用車且具有行駛里程長(zhǎng)的特點(diǎn)用于短途純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程太短不能作為電動(dòng)汽車主電源，大多數(shù)作為輔助電源，用于快速啟動(dòng)裝置和制動(dòng)能

7、量回收裝置目前尚處于實(shí)驗(yàn)室階段氫燃料目前作為全球眾多車企未來(lái)的發(fā)展方向之一，由于常規(guī)能源的日漸匱乏和排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)苛，氫新能源車型將有效降低對(duì)常規(guī)能源的依賴，并降低碳排放，等眾多車企已開展氫燃料電池車的研發(fā)，在混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)已經(jīng)擁有良好發(fā)展勢(shì)頭的豐田和上汽卻有意在新能源車領(lǐng)域另辟新天地。 豐田Mirai在2014年12月15日上市，欲復(fù)制豐田普銳斯的成功?！癕irai”在日語(yǔ)中意為“未來(lái)”。豐田寄予Mirai車型的是其對(duì)新能源汽車未來(lái)的憧憬。在混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)獲得一定成績(jī)的豐田欲借助Mirai車型開拓燃料電池汽車這片新藍(lán)海。 Mirai的工作原理和豐田的其他混動(dòng)車有些相似，只是把主動(dòng)力從傳

8、統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)部分換成了電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪，這個(gè)電動(dòng)機(jī)的電來(lái)自氫反應(yīng)堆發(fā)出的電（并非發(fā)電給電池，電池再驅(qū)動(dòng)電機(jī)）。電池部分仍然作為輔助部分去驅(qū)動(dòng)車輪。 上汽是目前國(guó)內(nèi)真正在進(jìn)行氫能源研發(fā)的汽車廠商。上汽集團(tuán)推出了旗下E50、榮威550plugin、榮威950FuelCell三款新能源汽車，其中，榮威950FuelCell插電式燃料電池車無(wú)疑是消費(fèi)者和企業(yè)矚目的交點(diǎn)，新車基于榮威950進(jìn)行打造，搭載有動(dòng)力蓄電池和氫燃料電池雙動(dòng)力源系統(tǒng)。 在行駛過程中，首先由鋰離子電池組為電動(dòng)機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。當(dāng)鋰離子電池組的電量消耗到一定程度時(shí)，燃料電池堆啟動(dòng)，為鋰離子電池組充電，進(jìn)而繼續(xù)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作。動(dòng)力電池

9、不僅僅負(fù)責(zé)儲(chǔ)存富裕的電能和剎車回收的電能，還要在短途行駛時(shí)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，只依靠動(dòng)力電池提供動(dòng)力，并可以在空閑時(shí)間接上充電樁補(bǔ)充電力；在長(zhǎng)途行駛時(shí)，則以燃料電池為主，以達(dá)到較長(zhǎng)的續(xù)航里程和快捷的燃料補(bǔ)充。豐田豐田上汽上汽 日本正在設(shè)計(jì)通過澳大利亞褐煤來(lái)開采氫氣，因?yàn)楹置簝r(jià)格低廉，而且生產(chǎn)過程中可以做到無(wú)二氧化碳排放，然后通過交通工具運(yùn)輸?shù)饺毡尽?上汽和新 源動(dòng)力一起研發(fā)的氫燃料電池車中，短途用電，長(zhǎng)途用氫燃料電池堆發(fā)電，目的是解決成本和使用壽命的問題。由于短途采用純電，燃料電池堆僅在長(zhǎng)途時(shí)使用，所以，燃料電池堆的功率可以降低，從而降低成本；同時(shí)，燃料電池只在遠(yuǎn)途跑高速時(shí)使用，同時(shí)也減少了由于高低

10、速輪換對(duì)燃料 電池堆壽命產(chǎn)生的影響。豐田豐田上汽上汽 隨著技術(shù)的成熟，獲得低成本的氫氣也成為可能。工業(yè)副產(chǎn)品氫，也就是那些煉焦炭、煤炭產(chǎn)生的氫氣的收集，足夠上千萬(wàn)輛氫燃料電池汽車使用，而風(fēng)電、太陽(yáng)能、核電普及以后，制氫的成本也會(huì)更低從全球新能源汽車的發(fā)展來(lái)看，其動(dòng)力電源主要包括鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池、鉛酸電池、超級(jí)電容器，其中鉛酸電池、超級(jí)電容器大多以輔助動(dòng)力源的形式出現(xiàn)。新能源汽車所用電池分2種。一種叫磷酸鐵鋰電池，一種叫三元鋰電池。這兩種電池各有優(yōu)缺點(diǎn)，一種循環(huán)壽命長(zhǎng)一倍，另一種冬天續(xù)航更長(zhǎng)一些。第一種，快速充電口。此類充電口一般在車頭位置(江淮IEV5相反，下同)，屬于直流充電方

11、式，需要使用大功率快速充電樁。充電時(shí)間比較迅速，一般幾十分鐘就能充電到80%。第二種，慢速充電口。此類充電口一般在車尾部一側(cè)，同汽油車加油口。此類充電口需要使用慢速充電樁，也就是準(zhǔn)車主最主要考慮安裝的普通充電樁。該充電樁為220V交流輸入，充滿電需要數(shù)小時(shí)。一般購(gòu)車時(shí)都會(huì)隨車贈(zèng)送一根充電線，一頭插車上，一頭插慢樁上。不過這種充電方式會(huì)比慢速充電樁更慢一些。充電汽車的3種充電方式第三種，應(yīng)急充電口。又稱充電寶。部分品牌會(huì)隨車贈(zèng)送一個(gè)，大小類似于電動(dòng)自行車充電器，其中一頭插電動(dòng)車慢速充電口，另一頭插家庭的三孔插座。對(duì)于那些不方便安裝電樁的小區(qū)，但車位距離窗戶又比較近的住戶就非常方便了。只要在窗口拉

12、一根接線板出去就可以給電動(dòng)車充電。不過這種充電方式會(huì)比慢速充電樁更慢一些。第一種，公用快速充電樁。一般出現(xiàn)在高速公路、公用充電停車場(chǎng)等，提供直流充電，功率較大(20-30KW)，充電速度快，價(jià)格偏高(多為1元/度以上)。第二種，公用慢速充電樁。一般在公共充電停車場(chǎng)，快樁的周邊都會(huì)有幾臺(tái)慢樁，功率小(2-3KW，比亞迪E6是7KW)，充電慢，可以刷電卡充多種車輛。但是目前情況看，部分電樁由于協(xié)議問題，出現(xiàn)了個(gè)別車輛不能充電現(xiàn)象。相信這種技術(shù)問題很快就能解決。第三種，自用慢速充電樁。就是自己申請(qǐng)報(bào)裝的慢速充電樁，通過國(guó)網(wǎng)電卡計(jì)費(fèi)，此樁功率根據(jù)車型不同而訂，一般車輛充電樁不到3KW，比亞迪E6則需要

13、7KW。第四種，自家飛線充電。這種就是在家里不具備安裝電樁條件，從自家窗戶拉一根接線板出去，連接充電寶給車輛慢充的方法。這種充電方式功率不大，家庭可以承受。只不過考慮到自家用電的階梯電價(jià)，并不是很劃算的辦法。當(dāng)下情況，限制新能源電動(dòng)車發(fā)展的瓶頸還是充電樁。社區(qū)開放充電站是可以申請(qǐng)免費(fèi)建立的。充電樁安裝費(fèi)與普通汽車的保養(yǎng)以及用油費(fèi)用比較也就不算什么了，但是車位緊缺依舊是重大問題。最后再來(lái)說(shuō)一下新能源電動(dòng)車的用電成本。如果家里建立了國(guó)網(wǎng)的充電樁，享受的電價(jià)為0.48元每度。以車友反映百公里的用電總費(fèi)用為7元左右！同理，如果用快充樁或者商用電的話，按比例增長(zhǎng)為15元左右。而目前市面上的汽油車百公里油

14、費(fèi)最少也要40元(在極端省油的路況下！)在汽車行業(yè)，越來(lái)越多的汽車企業(yè)將目光聚焦于新能源汽車，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的廣闊前景推動(dòng)了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在整個(gè)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈中，從上游原料、電池材料、電池生產(chǎn)商到下游整車企業(yè)都將受益于新能源汽車的發(fā)展，因此，市場(chǎng)也表現(xiàn)出了極高的關(guān)注度，引發(fā)了一輪又一輪的投資熱潮。但盡管如此，中國(guó)的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀還是存在著不少隱患。目前，我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)面臨著技術(shù)不成熟、標(biāo)準(zhǔn)體系缺失、安全性重視不足等多方面問題，生產(chǎn)水平也與國(guó)外存在較大的差距。電池的一致性、安全性、成本等因素也制約著產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展需要電池材料企業(yè)、電池生產(chǎn)商以及整車企業(yè)一起攜手配合。 生物質(zhì)通過氣化和微生物催化脫氫方法制氫。在生理代謝過程中產(chǎn)生分子氫過程的統(tǒng)稱。生物制氫技術(shù)尚未完全成熟，在大規(guī)模應(yīng)用之前尚需深入研究。研究大多集中在純細(xì)菌和細(xì)胞固定化技術(shù)上，如產(chǎn)氫菌種的篩