引言
還在為電動車的續航焦慮嗎,還在擔心電池老化帶來的換車成本嗎?現在這些問題可能都將成為過去。
復旦大學的團隊近日研發出一種神奇的“吊瓶”技術,能讓電池重新煥發生命力。
這是實實在在的科研成果,論文都發表在期刊上了,這項技術到底有多牛?它又是怎么讓電池“逆天改命”的?
鋰電池的壽命難題
如今人類正處于一個被鋰電池驅動的時代,從手機到代步的電動汽車,甚至到支撐城市運轉的巨型儲能電站,幾乎無處不在。
但這顆看似無所不能的東西,卻有著一個非常致命的弱點,那就是像人類會衰老一樣,會隨著使用時間變長,性能壽命都有所下降。
在低溫環境下它的性能會顯著下降,而經過一定次數的充放電循環后,它的容量也會逐漸衰減。
對于普通的電子設備來說,電池壽命有限或許只是一個小小的不便,但對于電動汽車產業而言,這卻是一個非常嚴重的問題。
如今全球新能源汽車產業正蓬勃發展,電動汽車的保有量也在逐年攀升,第一批進入市場的新能源汽車距離現在差不多有10年,正面臨電池老化的問題。
根據統計目前中國新能源汽車的平均電池壽命約為5到8年,這意味著在不久之后,會有數以百萬計的廢舊動力電池退役,形成一股前所未有的“退役潮”。
這些退役的電池要怎么辦?這是一個擺在全行業面前的難題,如果不能妥善處理,不僅會造成巨大的資源浪費,更可能引發嚴重的環境污染。
動力電池中含有大量的重金屬元素,如鈷、鎳、錳等,如果處理不當,這些有害物質會滲入土壤和水體,對生態環境和人類健康造成不可逆轉的損害。
我國現有的電池回收技術,一個是再生利用,一個叫做梯次利用,前者是把其中的一些金屬原材料拆出來,然后再用它們去做新的電池。
后者則是把退役的電池進行拆解,然后再重組,做成非電池物品,比如應急電源。
電池回收技術雖然取得了一些進展,但整體來看仍處于起步階段,高昂的回收成本、低下的回收效率以及潛在的二次污染風險,都制約著電池回收產業的發展。
一些企業嘗試把退役的動力電池用于儲能等領域,但這只是權宜之計,無法從根本上解決問題。
為了延長電池的壽命,科學家們也付出了巨大的努力,比如通過優化電池管理系統、改進快充策略等方法,可以在一定程度上延緩電池的衰老速度。
但這些方法都只是治標不治本,面對這場迫在眉睫的“退役潮”問題,需要一種更加徹底、更加有效的解決方案。
與其在電池壽命即將耗盡時亡羊補牢,不如從根本上提升電池的壽命,這才是解決問題的關鍵所在。
為電池“打針”續命
電池技術的革新始終牽動著整個產業的神經,復旦大學的實驗室里,彭慧勝,高悅團隊進行了一項可能改寫電池行業未來走向的研究。
他們另辟蹊徑,跳出傳統電池設計的框架,探索出一條為衰老電池“續命”的全新路徑。
這項技術的核心可以用一個形象的比喻來理解:給電池“打一針吊瓶”,就像醫生為病人注射藥物補充營養一樣。
研究團隊研發的特殊“藥物”叫作鋰載體分子,能夠精準地補充電池在充放電循環中損失的鋰離子,讓電池恢復活力。
這項技術的突破性在于它打破了傳統電池設計的缺陷,傳統的電池設計中,活性載流子和電極材料是緊密耦合的,一方的衰老必然會導致另一方的衰退。
而復旦團隊的這項技術巧妙地把兩者解綁,這樣一來就算是電極材料出現老化,活性載流子依然能夠保持活力,從而延長電池的整體壽命。
這項技術帶來的提升是數量級上的飛躍,實驗數據顯示,經過這種“治療”的電池,循環壽命能夠提升十倍甚至數十倍。
這意味著原本只能充放電幾千次的電池,現在可以輕松突破上萬次,甚至更高,也就是說哪怕經歷相當多次充放電循環,電池依然能保持接近出廠時的狀態。
更讓人驚喜的是,這項技術帶來的改變不僅僅是壽命的延長,它還可能徹底改變電池的構成方式。
一直以來鋰都是制造電池的關鍵元素,但鋰資源的稀缺性和高昂的價格也制約著電池產業的發展。
而復旦團隊的這項技術,則有可能打破電池材料必須含鋰的限制,為使用更加綠色環保、成本更低的材料制造電池打開了新的大門。
未來或許可以使用更加豐富的材料來制造電池,減少對稀缺資源的依賴,讓電池產業走上更加可持續發展的道路。
如果這項技術能夠成功實現產業化,就會對電動汽車、儲能等領域產生深遠的影響,甚至可能引發一場能源領域的革命。
從實驗室走向產業化
任何一項科技創新,從實驗室的雛形到最終走向大規模的工業化生產,都注定要經歷一段漫長而曲折的過程。
復旦大學的鋰載體分子技術,雖然在實驗室中的表現不錯,但要真正實現落地應用,依然面臨著很多的問題。
比如,要怎么保證在規模化生產過程中保持產品的一致性和穩定性,怎么控制生產成本,這些都是擺在科學家和工程師面前的難題。
鋰載體分子的合成、純化以及與電池生產工藝的整合,都需要進行大量的實驗和優化。
此外新技術的應用必然會對現有的生產線進行改造升級,這也會帶來一定的成本壓力。
讓人欣慰的是,復旦團隊并沒有閉門造車,他們已經和國際頂尖的電池企業建立了合作關系,共同致力于把這項技術從實驗室推向市場。
可以預見一旦這種技術成功實現產業化,受益最大的必然是電動汽車行業。
這項技術能顯著提升電動汽車的續航里程,讓“里程焦慮”成為過去,到時候電車豈不就無敵了?
結語
復旦大學的這項“黑科技”,直接把電池壽命翻了十倍,想想以后電動車跑個十幾年都不用換電池,確實是一件值得高興的事情。
未來終有一天,滿大街跑的電動車再也不用擔心電池幾年就“壽終正寢”,儲能、電子產品,也都能用上這長壽電池,總之就等著這項技術落地,見證奇跡吧。
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