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这家公司试图用「碳纳米管」改变锂电行业的规矩,这现实吗?
2020年11月16日 发布 分类:行业要闻 点击量:150
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可以说,锂电池彻底改变了人们的生活,无论是便携的电子设备,还是代步的新能源汽车,都需要锂电池维持它们的运行。

碳纳米管

在目前广泛使用的商用锂电池中,电池分为正极、负极和电解质,通过氧化还原反应来产生电流,放电时锂离子从负极流向正极,充电时从正极流向负极——形象一点的话,就是锂离子在以特殊层状材料作为电池正负极的“主人”家里,随意地来回“串门”,以完成电池充放电工作。

虽然经过多年发展,锂离子电池的能量密度、成本和安全性都已经取得了长足进步,不过研究人员仍在探索更好的储能系统。比如说一家名为NAWA Technologies的公司似乎就想改变业界的规矩,研发出了一种采用碳纳米管、与传统的碳电极截然不同的新型电极。

据悉,在此之前这家公司已经在超级电容器市场被人们所熟知。但这次,它们将先进的技术运用在了锂离子电池上。

世界上最“快”的电极

或许你会觉得奇怪,自从碳纳米管被发现后,关于碳纳米管在电池材料方面应用研究就没有停止过,凭什么这能算“改写业界规矩”,到底是什么给了这家法国公司底气?

事实上,对碳纳米管的巧妙应用就是他们的底气。据NAWA介绍,这种新型电极不像传统电极一样由添加剂、粘结剂和粉末组成,而是由数十亿根功能化、垂直排列的碳纳米管制成,这样就能实现更高的电导率和离子热导率。

碳纳米管

刚性垂直结构可有效提升功率/能量密度/充电速度/电池寿命

NAWA认为,这种电极技术具有世界上最高的充放电电导和离子导,是全球最快的电极,其储能能力(与传统电极相比)可多出三倍,功率则是十倍。这意味着充电时间将大大加快,电池寿命将延长五倍。

为什么能这么快?

这种碳纳米电极之所以可以那么“快”,主要是因为垂直排列的碳纳米管可以增加离子迁移率。例如,当活性炭电子到达电流收集器时,会被粘结剂材料减缓;与之相反,碳纳米管电池就不会面临这种阻力。

碳纳米管

而且在平时在电极中使用碳纳米管时,碳纳米管通常都是无序地纠缠在一起,这会导致携带电荷的离子在通往电流收集器的道路上任意穿行,杂乱无章,经常受阻。而NAWA这种垂直排列的碳纳米管就非常“有序”,像是牙刷上排列整齐的刷毛一样,能够对电子和离子加以管束,使它们沿着整齐的路线运动。

如此下来,只要在每平方厘米面积下生长出数千亿个笔直的高导电性纳米管,然后将这些被牢牢固定在细小电极上的碳纳米管都涂上活性物质(锂离子或其它),就能极大地减少电荷进入或离开电池所需行进的距离——这就是Nawa之所以能从根本上提升新型锂离子电池的功率密度的原因。即便是较小的电池,亦能够达成 10 倍于以往的充放电性能。搭配合适的充电基础设施,可在5分钟内将电量从 0% 补充到 80% 。

这种电极材料能商业化吗?

这项技术的商业化面临的一个重要问题是成本。具体来说,垂直排列的碳纳米管的成本会使成本上升10倍之多。NAWA表示,它可以通过使用类似于为光伏和眼镜涂抹防反射涂层的方法来降低成本,这种方法每平方米的成本只有几分钱。

鉴于财务上的可行性,这家公司已经开始全面生产新的电极,为其超级电容器生产线制作电极。NAWA还指出,该电极技术可用于多种不同形状和尺寸的超快碳纳米管电池。NAWA表示,他们的新技术的基本版可能将在2022年上市,而更全面实现的超快碳纳米管电池可能会在2023年上市。

粉体圈Coco


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