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你是否知道研制高性能鋰電池正負電極材料是關鍵

問:雖然手機、筆記本電腦都用上了鋰電池,鋰電池電動車也出現了,但是待機時間等還不是令人滿意,這是不是說明鋰電池的性能還有待進一步提高?

  劉彥龍:一方面,電子產品特別是手機、電腦的便攜化和平板化潮流使我們對電池有了更高的期望,我們總是期望充電更快、容量更足、使用時間更長,而技術的進步總是趕不上用戶的要求。另一方面,鋰電池的技術進步一直沒有停止過,以應用的20年來計,性能已經有了極大的提高。當然,鋰電池要想有更大的應用空間,性能必須有更大的提高。以應用在電動汽車上為例,在能量密度上,每公斤汽油可提供約10000瓦時的動力,而目前的每公斤鋰電池僅能提供約100多瓦時能量,在續航能力上,汽油轎車加滿一箱油約可跑500公里,而目前鋰電池車充滿電續航能力一般約一二百公里。所以,未來在可接受的成本和安全條件下,開發更高比能量的電池材料。

  問:要想實現性能上的飛躍,最關鍵的技術突破是什么,也就是科研上努力的方向是什么?

  劉彥龍:鋰電池充電時,鋰離子從正極材料中脫嵌,經過隔膜和電解液,嵌入到負極材料中,放電以相反過程進行。正極、負極、電解液及隔膜等所用的材料決定了充放電等大部分性能,所以說,材料是鋰電池之基石,材料體系不同,致使其性能千差萬別,探索各組成部分使用新材料來提升鋰電的能量轉化效率和能量密度是鋰電技術突破的重點和方向。

  問:據報道,美國和我國科學家都把石墨烯材料用到了鋰電池上,使鋰電池性能獲得不同程度提高,這是不是在材料上的突破?

  劉彥龍:是的,石墨烯是最新的納米材料,具有高導電性和良好的柔韌性,美國研究人員通過對石墨烯的獨特處理,把它用到鋰電池負極中,使鋰離子電池中的鋰離子獲得高速率通道的性能,充放電速度比普通的石墨做負極材料的鋰電快數倍。但石墨烯的大規模制備和應用仍是難題,成本很高,限制了它在鋰電池中的作用。

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