奇迹牛锂电池 续航奇迹?锂硫电池真能一充千里,破解4000公里极限?

小编 2024-11-24 锂离子电池 23 0

续航奇迹?锂硫电池真能一充千里,破解4000公里极限?

电动车,这玩意儿现在几乎是街头巷尾的常客了。不过,尽管它们绿色又安静,但说到续航,哎呀,那可真是让人头疼。你肯定知道,这事儿得怪锂离子电池——那些小小的家伙,能量密度有限,还得频繁充电,简直像是个永远吃不饱的孩子。不过,最近电池界传来喜讯,锂硫电池,这位“超级明星”正逐渐从幕后走向台前,带着“续航暴增10倍”的光环,仿佛是电动车界的救星。锂硫电池,这名字听着就像是两个化学元素的浪漫邂逅。其实,早在六十年代,科学家就开始琢磨这对搭档,但直到2011年,它们才真正走上舞台中央。锂和硫,一个是活泼的金属,一个是非金属元素,它们的结合,就像是一场能量的盛宴。锂,作为阴极,硫,作为阳极,这两位主角的比能量高到惊人,价格还亲民,简直是天作之合。

想象一下,如果你的电动车装上了锂硫电池,理论上,一次充电能跑4000公里,这续航力,简直可以让你从北京开到上海,再从上海开回北京,中途连个盹都不用打。这得益于锂硫电池那惊人的理论能量密度——580Wh/kg,是锂离子电池的好几倍,而且循环寿命更长,制造成本也不会飙升,环保指数也杠杠的。

当然,天下没有免费的午餐。锂硫电池的舞台上,有个不速之客,那就是“锂枝晶”。这玩意儿就像是电池里的“定时炸弹”,它会在充放电过程中生长,形成脆弱而不稳定的结构,就像是树上的分枝,但这些枝条却是电池的噩梦。它们会导致电池内部短路,引发火灾甚至爆炸,严重威胁电池的安全性。不过,别担心,科学家们可不是吃素的。他们发现,通过在电池正负极间加入一层由碳纳米管和氧化石墨构成的“过滤膜”,就能有效抑制“锂枝晶”的生成,就像是给电池穿上了一件防弹衣。这样一来,锂硫电池的安全性大大提升,同时保持了其超长续航和环保的优点。

锂硫电池的故事,就像是科技发展的一个缩影。每一次技术创新,都伴随着挑战,但正是这些挑战,推动着我们向前。锂硫电池的出现,让我们看到了电动车续航问题的曙光,也让我们期待着一个更加清洁、高效、安全的能源时代。未来,已来,让我们一起迎接这个充满无限可能的世界吧!你认为锂硫电池会成为未来电动车的主流选择吗?在评论区分享你的看法吧!

#锂硫电池的未来# #电动车续航革命# #科技创新改变生活# #新能源趋势# #电池技术突破#

破天荒!手机这个要你命的东西,居然得了诺贝尔奖

诺贝尔奖 ,相信接受过9年高级教育,身为国家优秀人才的你们,早有耳闻。

由发明硝酸甘油炸药,生前富得流油的爆破狂魔「阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔」 ,用自己一部分遗产建立的奖项。

PS:他是真富得流“油” ,拥有一整家石油公司。

(战争巨人、爆破狂魔、石油大亨——诺贝尔

堪称全世界含金量最高、影响力最大、狂拽炸裂天的奖项,没有之一。

用一句话来形容诺贝尔奖的威力:只要拿了它,你吹明年让全人类移居太阳 的牛皮,没有人敢反驳。

只有对人类做出巨大贡献的杰出人才方能获得,比如爱因斯坦、居里夫人、杨振宁等著名科学家。

可不是菜虚鲲唱首英文歌拿到的华语金曲奖 那种。

本来,诺贝尔奖这种尖端硬核又神仙的东西,小雷不太想讲。

因为距离我们这些凡人太遥远,说他们拿到什么科研成果、改变了人类什么,实在枯燥又乏味,还不如上杨叫兽的电疗课过瘾。

但看到昨天诺贝尔化学奖,竟然颁给了随处可见、1块钱能买到的“锂电池”?!

这就有意思了。

获奖的锂电池开发者共有三位,从左到右分别是:

约翰·B·古迪纳夫、M·斯坦利·威廷汉姆、吉野彰

每一个都是能当你大爷的人物,其中岁数、贡献双高的古迪纳夫,已是快到期颐之年的百岁老人。

其一生致力于研发锂电池,使它变得更小更强更快更便宜。

或许有小伙伴一脸不解:锂电池不就一个普通电池么,手机、手表、电脑哪都能看见,这也能拿诺贝尔奖?

这奖可谓实至名归,若非上面三老把锂电池的黑科技开发出来,顺便点满科技树。

你们手里拿来看文章的怕不是手机 ,而是砖机。

要知道在锂电池发明出来前,人类一直使用着“铅酸电池”。

90后、00后可能很陌生,70后、80后的大伙伴们,估计见过不少。

如下图所示↓

它的重量能量密度与体积能量密度比锂电池低4倍左右。

用人话解释:同样4000毫安时的容量,铅酸电池的尺寸比锂电池大16倍。

想想把你手机里的电池放大16倍,会是什么模样。

说砖机那是轻描淡写,桶机才是名副其实。

它的影响可不止手机,包括电动车、平衡车及时下爆火的电动汽车等,均依赖锂电池实现。

过去数十年里,只有屈指可数的发明改变整个世界,锂电池正是其一。

所以得感谢一下三老,不然按照当下年轻人的体质,可提不动几十斤的桶机以及砖表。

说起来,锂电池的出现并非人类科技发展的必然结果。

当年甚至没有人愿意研发电池,差点终结了电池的未来。

幸亏三老们执着钻研,一棒接一棒,最终才诞生奇迹。

锂电池——命运多舛的孤儿

电池这家伙呢,说出来你们不信,它的年纪可能比在座诸位的祖宗还大。

早在2000多年前出现过,那会大概是刘邦干掉项羽之后的西汉时期。

例如下面这位,在1936年6月被一堆铁路工人挖出来的史前电池“巴格达电池” ,据考古专家验证距今已有2000多年。

铜管+铁棒+陶器,是不是像极了现在的电池结构?只要向陶瓶内倒些醋,还能发出电来。

(巴格达电池)

关于电池的故事 能扯出一本新华字典,为了诸位小伙伴的视力着想,今天小雷着重讲讲锂电池的故事 好了。

锂电池的起源呢,要追溯到它祖先“锂元素”被人类发现那一年。

1817年,瑞典化学家 Johan August Arfwedson和Jns Jacob Berzelius在一颗小矿石上找到了“锂” ,命名为“Li”

是地球上已知质量最轻、元素周期表里活泼排前几名的金属元素。

(比水还轻的金属锂)

因为活泼性高,哪怕碰到空气也会剧烈反应,发出高温,甚至爆炸。

1KG锂完全反应发出的热量=燃烧2万吨优质煤,火箭常用它做燃料,可想而知反应时有多恐怖。

所以在100多年时间里,锂一直被当做“霉香咸鱼” 挂在元素周期表内,没人敢煮。

时间线往后拨个几十年,锂电池的前辈“铅酸电池”“镉镍电池” 在法国人和瑞典人手里出世。

但这两货存在着严重污染环境,体积大电量小寿命短,难以商业化不挣钱的缺陷。

外加电池的改进与优化,全靠各种材料的测试与拼凑,极为枯燥与无聊,做出来也没人关心。

科学家们渐渐将其打入冷宫,最后电池成为了没人要的可怜孩子。

顺便科普一个冷知识。

电动汽车的出现比内燃机汽车(烧汽油柴油的)更早。

在福特公司大力推广内燃机汽车之前,美国人一直开的是电动汽车。

(1912年的电动汽车广告)

直到1966年,福特公司点燃“电池的希望之火” ,掀起一波电池热潮。

他们转型打算做电动汽车,并投入大量资金研发出“钠硫电池” ,号称:

搭载钠硫电池后,汽车可以轻轻松松跑上320公里,然后充电一小时,还可以再开320公里!

性能甩现在特斯拉汽车好几条国道。

人家OPPO充电5分钟打游戏1小时,福特汽车充电1小时狂奔320公里,怎是一个牛字了得。

然而半个世纪后今天,福特的充电1小时狂奔320公里成了“贾跃亭式我会回来的”。

牛皮虽没有实现,但引起科技巨头、科学家们的兴趣。

同时在石油危机的影响下,各国政府都参与进来,他们相信:电力驱动才是未来。 (不得不服,真有远见)

于是有钱的撒钱,有力的出力,纷纷投身于弃儿“电池” 领域的研发当中,

眨眼两年过去,斯坦利·惠廷汉姆(就是图片中间的糟老头子)来到美国,在当了三年的苦逼博士后,终于迎来人生转机。

埃克森公司招聘新研究员,目的是研发下一代的电池技术,扬言道:

只要用于电池研究,钱不是问题,尽管烧!

成绩优秀,专业对口的斯坦利顺利进入埃克森实验室,开启他的发(烧)电(钱)之旅。

这一烧,便是整整5年,埃克森不愧是全球最大的石油公司,没有一丝丝心痛。

也印证了一句话:没有什么事情,是钞能力不能解决的。

埃克森迎来了巨大的收获,1976年申请世界第一个锂电池专利。

因为,惠廷汉姆团队成功研发出世界第一块“锂离子电池” ,具有重量轻、容量大、没有记忆效应等诸多优点。

暴打当年统治市场的铅酸电池,超越贝尔实验室等所有竞争对手,成为电池领域的王中王。

惠廷汉姆凭借锂电池的发明,奠定了科学界宗师级地位,获得数不清的赞誉,被誉为“锂电池之父”

同时发起锂电池长跑的第一棒。

PS:埃克森并没有挣到钱,因为惠廷汉姆的锂电池材料过于昂贵,其中的二硫化钛要1000美元/KG)

接力惠廷汉姆第二棒的人才,乃另一位诺贝尔化学奖获得者、二战老兵的「约翰·B·古迪纳夫」。

并且是耐力为最持久的,在路上狂奔至今未曾停歇,一生致力研发电池。

如果说惠廷汉姆是少年得志,那么古迪纳夫则为大器晚成。

锂电池出现那会,他已经54岁了。(古迪纳夫1922年7月出生)

古迪纳夫看出了惠廷汉姆用二硫化钛作为锂电池的材料,具有高温、剧毒、自毁等缺点,导致迟迟不能广泛应用,造益人类。

于是他决定寻找一种新材料,替代二硫化钛,让锂电池变得更安全、稳定、便宜。

这一寻找,又是4年,期间搜集过无数材料,进行过无数测试,皇天不负有心人。

古迪纳夫找到了锂电池的最佳伴侣——

用钴作为电池的正极,实现一次超级进化,成为“钴酸锂电池”, 循环充电,重复利用不再是问题。

同等体积下,电量是其他电池的3倍以上,并且更便宜,就是安全性差了点,可能会炸。

现在我们用的手机、电脑、耳机等产品里的电池,大多是钴酸锂电池或者聚合物锂电池。

人类能如此方便地使用电子产品,一大部分功劳归古迪纳夫所有。

但他没有赚到一分钱,申请专利时甚至被牛津大学拒绝,认为是没有X用的发明,令人寒心。

最终古迪纳夫心灰意冷地把这项专利以不要钱的价格卖给了英国原子科研中心。

可怜这位快退休的老人,花费大量时间精力研发出的成果,却被权威认为没有任何作用。

古迪纳夫的第二棒凄凉地跑完,日本人吉野彰接捧第三棒。

钴酸锂电池的性能非常优秀,却有一个致命的死门——锂电池在循环充电放电后产生“锂枝晶” 的化学反应,这是导致电动汽车自燃的元凶。

锂枝晶 相当于电池内部一根根细小的刺,随着充电放电不断长大,最终戳破电池隔膜自燃自爆,自燃率接近为100%。

那时手持锂电池,意味背着一个炸弹,不要命的烈士才敢用哦。

市场上没有勇于用生命挑战炸弹的烈士,加上下降了一大截却依旧高昂的价格。

锂电池从科研的孤儿转型为市场的孤儿,无人问津。

此时,第三棒的吉野彰,出手了。

当时世界所有科技巨头十分关注电池技术,人称索尼大法的索尼公司包含在内。

80年代初,索尼公司不知从哪得到钴酸锂电池的技术,小雷猜测是从英国人那买下来的。

并交由吉野彰及其团队优化改良,誓要将锂电池商业化,卖出去。

1985年,吉野彰脑洞远超常人,竟然利用非金属材料聚乙炔作为负极,钴酸锂作为正极,进化为如今使用最广泛的“聚合物锂电池”

不仅大大降低成本,还增加容量,延长循环寿命,将市场孤儿锂电池一手捧上全民宠儿。

1991年,索尼申请专利成功,同时开启锂电池时代,走进千家万户,彻底改变人类世界。

如今,距离三老们研发锂电池过去30年了,诺贝尔奖姗姗来迟,授予他们应有的荣誉,肯定他们对世界的改变

而古迪纳夫以97岁的高龄,奋斗于一线的科研工作,希望研发出下一代电池技术。

(95岁生日)

实在令人佩服,在此由衷感谢三老们为人类做出的贡献。

其实锂电池从诞生到走向应用,三老的功劳只占小部分,更多是团队、实验室、产业界、科学界等诸多无名英雄共同创新的结果。

堪称聚“时代之力” ,造“划时代技术”。

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