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日本又贏麻了?研發容量超8倍的新電池,新能源市場要變天了嗎?

2024-07-22財經

導語

日本研發出一種新型的電池產品,該電池的容量比目前最成熟的鋰離子電池高出接近8倍,有著比鋰電池更高的能儲存能力,其同時還具有較低的成本。

因此這款新型電池被寄予了厚望,許多媒體將其冠以「新型鋰硫電池」之名,認為這款新型電池有著重要的意義,並在未來的新能源市場中將有著巨大的市場潛力。

那麽事實到底是如何,這款被寄予厚望的新型鋰硫電池又到底有著怎樣的特殊之處?

日本又為何能在鋰電池的研發上有如此大的進步?

新型「鋰硫電池」有何新意。

眾所周知,當今新能源市場的主要動力電源就是鋰離子電池,各種新能源汽車以及手機、膝上型電腦等等電子裝置大部份都是使用鋰離子電池做為其電池管理系統。

最初,鋰電池需要耗費非常大的成本,因此成本問題一度制約了新能源市場的發展,當時誰也沒有想到七八年後的今天,鋰電池已經在實際生產中大量套用,而且已經成為新能源市場中的主角。

有些業內人士甚至認為,未來幾十年內將會一直是鋰電池主導新能源市場,但有些業內人士卻不太贊同這種說法,認為人們應該更多的關註其他型別的電池。

因為鋰電池存在著儲存容量上的瓶頸,雖然儲存容量一直在不斷的提高,但未來提升的空間將會越來越小,而且受制於科技水平,容量的提升空間也將越來越小。

又因此,在人們的意料當中又「冒」出了其它型別的電池,比如說目前行業中最有代表性的一種新型電池就是中國研發的鈉離子電池。

鈉離子電池同樣是一種電池的儲存容量高、成本低的電池管理系統,但相較於鋰電池,鈉離子電池的儲存容量還是低了一些,主要是正負極材料的儲存容量低了一些。

但鈉電池畢竟還處於實驗階段,該技術還引發了行業內人士的許多爭議,且相關研究還沒有達到成熟,但其同樣有著不小的潛力。

因此,許多人便認為鋰電池有可能會被鈉離子電池替換,但是日本為何會在新能源領域有如此大的研發實力?

原來,近年來日本一直在對鋰硫電池進行研發,所謂的「新型鋰硫電池」就是日本近年來研發的一種新型能源儲存電池。

事實上,早在二十世紀中葉的時候,鋰電池的一種就是氧化劑錳電池,其儲能容量就達到了270歐摩/克。

其實,在當今行業中這個數據就已經是非常高的,隨著技術的不斷發展鋰電池的儲能容量在不斷提高,但都沒有達到當時那時候的數值。

直到1956年,日本科學家則提出了使用硫化物作為正負極材料構成電池,這也正是鋰硫電池的前身。

其次,從儲存容量上來看,鋰硫電池的壓倒性優勢就是在儲存容量上有著較大的優勢,其中硫化鋰的儲存容量是目前鋰離子電池儲存容量的兩倍,也就是說鋰硫電池在儲存容量上達到了鋰離子電池的兩倍。

這在一定程度上表明鋰硫電池的儲存容量是非常大的,有著巨大的潛力,因此也有著很大的市場前景。

鋰硫電池的放電機理。

鋰電池的放電機理其實是一種化學反應,在鋰電池放電的過程中,鋰電池的正負極材料先後從電極中脫離出來,然後在電解液中進行化學反應,最終將其中的化學物質轉變成電能。

為這種化學反應提供動力的正負極材料是電極,這種化學反應的過程就是電化學放電的過程。

鋰電池的正負極材料之所以會從電極中脫離出來,是因為當兩極透過導線連線的時候,電極中會產生對流的電流,而這種電流產生的原因就是正負極在電解液中發生了化學反應。

其實鋰電池和鋰硫電池的放電原理是一樣的,不一樣的地方就在於其正負極材料的不同,鋰電池是使用氧化性的正負極材料作為電極,而鋰硫電池,則是使用化學性的硫化鋰作為正負極材料。

因此,簡而言之鋰硫電池其實就是多了一層和鋰電池相同的膜而已,所以它的放電機理和鋰電池是一樣的。

但是雖然新型的鋰硫電池具有非常高的儲能容量,但是其在實際套用的時候,卻有一個非常關鍵的問題,就是鋰硫電池在放電過程中會不斷的產生電阻,而且隨著放電時間的不斷增大,這種電阻還會不斷的增加。

從而導致鋰硫電池後期越放越慢,隨著鋰電極的不斷的耗盡,最終鋰電池的放電過程會結束。

目前研究人員也沒有找到很好的解決辦法,但也正是這個問題,限制了鋰硫電池的發展,因此目前要想超越鋰電池這種儲能容量上的上限,就必須要解決好這個問題。

雖然鋰硫電池由於電極都是為化學性的電極,因此其儲能容量上限是非常高的,但是鋰電池的儲存在容量上限之所以有很大的提升空間,還有一個原因就是其使用了化學性的電極。

在電池為流體的時候,電阻就會變的非常低,也就是說電流越大,電池儲存在的電量就會越多,對於鋰電池和鋰硫電池來說同樣適用,但是無法再提高的就是電解液的能儲存量。

因此目前鋰電池和鋰硫電池的儲能容量上限就是電解液的儲能容量上限,所以當前大家研發出來的鋰電池和鋰硫電池,儲能容量之所以不是很高,也正是受制於電解液的儲能容量限制,而不是電池本身。

當然,鋰硫電池在實際套用中還有很多改進的空間,因為當電池中的硫化鋰轉化為了流體,而且這種流體的狀態還是非常穩定的,也就是說當其在電池中流動的時候,不會對電池造成損害。

所以這種流體是可以不斷迴圈利用的,直到流動的液體放盡,電池的放電也就到頭了。

新能源汽車市場要變天了嗎?

眾所周知,新能源汽車一直是近年來非常火熱的一個市場,而且其潛力也是非常大的,但是目前新能源市場的發展主要還是以電動汽車為主。

但是從目前的趨勢來看,電動汽車在未來開發中的位置還將會有很大的波動,因為不管是國內還是國際,都在進行著對於其他新能源車型的研發探索。

相比於世界其他國家,日本在新能源汽車上的研發歷史相對較短,其實即便是在2010年的時候,日本的新能源市場已經在激烈的競爭當中了。

但是由於日本汽車的產能非常有限,在新能源市場中的份額也一直不高,而且其新能源市場主要還是以研發為主,這也是造成日本在新能源市場份額不高的原因之一。

目前,日本的汽車工業產業主要是以廣汽以及豐田為主,但是他們在新能源汽車這塊的份額卻不高。

而且這兩家公司在新能源汽車方面的研發行程也是十分緩慢的。

相比之下,國內的廣汽和豐田在新能源市場上的份額更高,而且在新能源汽車上也走在了世界的前沿。

日本汽車工業中有一種保守的特點,就是他們在專註研發的同時,往往會受慣性思維的影響,既然是新能源汽車,就會只想到電動汽車。

從而忽視了氫能源汽車的研發,所以盡管日本在新能源汽車方面有著領先的技術優勢,但是其保守的想法成為了他們的短板。

而且其在新能源汽車方面主要還是以研發為主,導致在實際生產中的問題沒有很好的解決。

相比於日本新推出的鋰硫電池,其堿金屬瓦斯中存在著一種新型的電池,這種電池就是空氣鋁電池,而空氣鋁電池在儲存容量上也是非常高的。

但是它從原則上就不可能像鋰硫電池那樣,儲存容量提升的振幅有限。

因為在理論上,鋰硫電池的儲存容量上限主要取決於電極和金屬原子之間的雙電子的形成程度,而這種形成程度本身就是非常高的。

而空氣鋁電池的電源只是單電子的形式,因此其儲存容量提升的振幅就有限了,所以空氣鋁電池不是沒有發展的潛力,其實還有很大的潛力,尤其是在技術上的創新上,可能會有所突破。

但是目前來看,空氣鋁電池的儲存容量還是比較有限的。

所以這種空氣鋁電池雖然有著非常好的發展潛力,但是目前來看,要超越鋰硫電池在儲能容量上的優勢還有一段距禇。

不過盡管如此,在當前新能源汽車市場中,空氣鋁電池占據了非常重要的位置。

結語

從以上我們可以看到日本推出的這款鋰硫電池,盡管其在儲存容量上有著非常好的優勢,但是其在實際套用中還有一些問題是要解決的。

要想在新能源汽車市場占據主導地位,還需要克服目前的技術難題和市場限制,同時還需要積極創新,帶來更多的驚喜。