编辑:[db:作者] 时间:2024-08-25 09:07:07
手机电池技能的发展彷佛碰着了瓶颈。
虽然锂电池在过去几十年里主导了电池市场,但它的能量密度和功率密度已经靠近理论极限。用户对手机航韶光的哀求越来越高,但现有电池技能难以知足。在这种背景下,一种新型电池材料黑磷开始引起人们的关注,它被认为可能成为锂电池的继任者。黑磷是一种存在于自然界中的半金属材料,具有独特的层状构造。与石墨类似,黑磷也具有极高的理论比能量密度,约为锂电池的两倍。这意味着如果将黑磷运用于电池,可以大幅提高电池的能量储存能力。
除了高能量密度外,黑磷还具有其他上风。它的离子迁移率高,可实现快速充放电。黑磷电池在高温环境下表现出色,适宜运用于电动汽车等领域。再者,黑磷是一种廉价易得的材料,有利于降落电池生产本钱。
基于这些优点,黑磷电池被视为锂电池的潜在替代品。近年来,科研职员对黑磷电池展开了广泛研究。2022年,清华大学课题组宣布了一种新型黑磷电池,其比能量密度高达1000瓦时/公斤,是目前最高水平。2023年,华为公司宣告已得到黑磷电池专利,操持在未来几年内实现量产。
黑磷电池的发展之路并非一帆风顺。它最大的寻衅在于稳定性差。黑磷在常温下随意马虎发生化学反应而降解,导致电池性能低落。科学家们一贯在努力办理这个问题,例如通过表面润色或添加保护层来提高黑磷的稳定性。
另一个寻衅是黑磷电池的循环寿命有待提高。目前,黑磷电池的循环次数普遍低于锂电池,这将影响其实际运用前景。研究职员正在探索新的电解液体系、电极构造等办法来延长循环寿命。
除了技能难题,黑磷电池家当化也面临一些障碍。原材料供给问题。虽然黑磷在自然界中广泛存在,但高纯度黑磷较为缺少。生产工艺繁芜,须要分外的无氧无水环境。这些都将推高黑磷电池的制造本钱。
有人士认为,随着技能进步和规模效应,黑磷电池的本钱将逐步低落,终极有望与锂电池相称或更低。届时,黑磷电池将凭借能量密度、功率密度等上风在部分领域取代锂电池。
华为黑磷电池专利的核心在于采取了一种创新的"复合负极材料"设计。这种负极材料由黑磷材料、稳定剂和碳材料三组成。
黑磷作为电池负极材料,具有极高的理论比能量密度,是石墨负极的数倍。但纯挚利用黑磷会存在一些问题,比如在充放电过程中随意马虎发生体积膨胀,循环稳定性较差。为理解决这些问题,华为的专利提出在黑磷材料表面涂覆一层稳定剂。
这种稳定剂不仅能够抑制黑磷在充放电时的体积变革,还能够与黑磷形成较强的化学键,从而提高黑磷的构造稳定性。稳定剂本身也具备良好的电子电导性和离子电导性,有利于电池的高效运行。
除了稳定剂,负极材料中还包含一定量的碳材料。碳材料可以进一步增强电极的导电性,提高电池的倍率性能。三种材料的有机结合,构成了一种独特的"复合负极材料",从而发挥出黑磷材料的精良电化学性能。
据理解,采取这种复合负极材料的黑磷电池,其能量密度可达到350瓦时/公斤,是目前主流锂电池的两倍旁边。也便是说,在相同体积和重量下,黑磷电池可以存储更多的电能。这对付提升手机和电动汽车的航里程将起到关键浸染。
除了能量密度高,黑磷电池还具有超快充电的上风。由于黑磷材料具有极佳的离子传导能力,使得电池可以实现高达6C的超级快充。也便是说,仅需9分钟,黑磷电池就能从0%充至80%的电量。这将极大缓解用户对付充电韶光过长的焦虑。
另一个值得关注的优点是黑磷电池的循环寿命长。根据华为公布的数据,经由2000次循环后,黑磷电池的容量仍能保持在90%以上。这意味着黑磷电池不仅能快速充电,而且利用寿命也更持久,无需频繁改换电池。
华为的黑磷电池专利展现出了颠覆性的创新思路。通过复合股料设计,不仅发挥了黑磷材料的独特上风,还有效办理了黑磷在实际运用中面临的寻衅。如果这项技能能够顺利实现家当化,将为手机、电动汽车等领域带来革命性的变革。
只管黑磷电池技能前景广阔,但要实现家当化仍需超过一些重重障碍。最大的寻衅或许是黑磷材料的供给和本钱问题。
作为一种新型材料,高纯度黑磷目前的产能和供应仍旧有限。据理解,华为在最初的研发阶段,曾一次性从兴发集团采购了代价近百万元的黑磷质料,用于实验室研究。可见,黑磷材料的价格之高昂。
高昂的质料本钱,将直接推高黑磷电池的生产制造本钱。这无疑将成为制约黑磷电池家当化的一大瓶颈。只有在黑磷材料的供给能够得到根本改进,本钱才有望逐步低落,从而为黑磷电池的量产铺平道路。
值得欣喜的是,在华为的带动下,海内已经有企业开始加大黑磷材料的研发和生产力度。比如瑞丰高材,其旗下子公司玥能新材就专注于黑磷及黑磷烯材料的研发,并已完成百公斤级的中试,产出合格产品。
更令人振奋的是,玥能新材声称已经将黑磷材料的本钱降至每克1元公民币的低水平,较之前低落了数千倍。如果这一成果能够得到验证并实现规模化生产,将极大推动黑磷电池家当的发展。
除了原材料供给,黑磷电池家当化还面临着工艺技能的寻衅。由于黑磷材料在常温下随意马虎发生化学反应而降解,因此黑磷电池的生产必须在无氧无水的环境中进行,这就哀求生产线具备分外的密闭设计,增加了工艺繁芜度。
电池的组装和封装工艺也须要进一步优化,以确保黑磷电池的安全性和同等性。任何新技能在家当化初期,都难免会碰着各种未知的技能难题,须要通过不断的探索和实践来加以办理。
从长远来看,黑磷电池家当化的前景仍旧值得期待。一旦干系技能难题得到打破,黑磷电池必将凭借其卓越的性能上风,在手机、电动汽车等领域霸占一席之地,乃至可能颠覆现有的锂电池格局。
除了华为,海内已经有多家企业和研究机构开始布局黑磷电池技能。随着更多资金和人力的投入,黑磷电池家当链必将日趋成熟和完善,为这项革命性技能的落地奠定坚实根本。
本站所发布的文字与图片素材为非商业目的改编或整理,版权归原作者所有,如侵权或涉及违法,请联系我们删除,如需转载请保留原文地址:http://www.baanla.com/bgl/208316.html
上一篇:元旦跨年iPhone 15线上渠道再降价 京东领券直降800元
下一篇:返回列表
Copyright 2005-20203 www.baidu.com 版权所有 | 琼ICP备2023011765号-4 | 统计代码
声明:本站所有内容均只可用于学习参考,信息与图片素材来源于互联网,如内容侵权与违规,请与本站联系,将在三个工作日内处理,联系邮箱:123456789@qq.com