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日本又赢麻了?研发容量超8倍的新电池,新能源市场要变天了吗?

2024-07-22财经

导语

日本研发出一种新型的电池产品,该电池的容量比目前最成熟的锂离子电池高出接近8倍,有着比锂电池更高的能储存能力,其同时还具有较低的成本。

因此这款新型电池被寄予了厚望,许多媒体将其冠以「新型锂硫电池」之名,认为这款新型电池有着重要的意义,并在未来的新能源市场中将有着巨大的市场潜力。

那么事实到底是如何,这款被寄予厚望的新型锂硫电池又到底有着怎样的特殊之处?

日本又为何能在锂电池的研发上有如此大的进步?

新型「锂硫电池」有何新意。

众所周知,当今新能源市场的主要动力电源就是锂离子电池,各种新能源汽车以及手机、笔记本电脑等等电子设备大部分都是使用锂离子电池做为其电池管理系统。

最初,锂电池需要耗费非常大的成本,因此成本问题一度制约了新能源市场的发展,当时谁也没有想到七八年后的今天,锂电池已经在实际生产中大量应用,而且已经成为新能源市场中的主角。

有些业内人士甚至认为,未来几十年内将会一直是锂电池主导新能源市场,但有些业内人士却不太赞同这种说法,认为人们应该更多的关注其他类型的电池。

因为锂电池存在着储存容量上的瓶颈,虽然储存容量一直在不断的提高,但未来提升的空间将会越来越小,而且受制于科技水平,容量的提升空间也将越来越小。

又因此,在人们的意料当中又「冒」出了其它类型的电池,比如说目前行业中最有代表性的一种新型电池就是我国研发的钠离子电池。

钠离子电池同样是一种电池的储存容量高、成本低的电池管理系统,但相较于锂电池,钠离子电池的储存容量还是低了一些,主要是正负极材料的储存容量低了一些。

但钠电池毕竟还处于实验阶段,该技术还引发了行业内人士的许多争议,且相关研究还没有达到成熟,但其同样有着不小的潜力。

因此,许多人便认为锂电池有可能会被钠离子电池替换,但是日本为何会在新能源领域有如此大的研发实力?

原来,近年来日本一直在对锂硫电池进行研发,所谓的「新型锂硫电池」就是日本近年来研发的一种新型能源储存电池。

事实上,早在二十世纪中叶的时候,锂电池的一种就是氧化剂锰电池,其储能容量就达到了270欧摩/克。

其实,在当今行业中这个数据就已经是非常高的,随着技术的不断发展锂电池的储能容量在不断提高,但都没有达到当时那时候的数值。

直到1956年,日本科学家则提出了使用硫化物作为正负极材料构成电池,这也正是锂硫电池的前身。

其次,从储存容量上来看,锂硫电池的压倒性优势就是在储存容量上有着较大的优势,其中硫化锂的储存容量是目前锂离子电池储存容量的两倍,也就是说锂硫电池在储存容量上达到了锂离子电池的两倍。

这在一定程度上表明锂硫电池的储存容量是非常大的,有着巨大的潜力,因此也有着很大的市场前景。

锂硫电池的放电机理。

锂电池的放电机理其实是一种化学反应,在锂电池放电的过程中,锂电池的正负极材料先后从电极中脱离出来,然后在电解液中进行化学反应,最终将其中的化学物质转变成电能。

为这种化学反应提供动力的正负极材料是电极,这种化学反应的过程就是电化学放电的过程。

锂电池的正负极材料之所以会从电极中脱离出来,是因为当两极通过导线连接的时候,电极中会产生对流的电流,而这种电流产生的原因就是正负极在电解液中发生了化学反应。

其实锂电池和锂硫电池的放电原理是一样的,不一样的地方就在于其正负极材料的不同,锂电池是使用氧化性的正负极材料作为电极,而锂硫电池,则是使用化学性的硫化锂作为正负极材料。

因此,简而言之锂硫电池其实就是多了一层和锂电池相同的膜而已,所以它的放电机理和锂电池是一样的。

但是虽然新型的锂硫电池具有非常高的储能容量,但是其在实际应用的时候,却有一个非常关键的问题,就是锂硫电池在放电过程中会不断的产生电阻,而且随着放电时间的不断增大,这种电阻还会不断的增加。

从而导致锂硫电池后期越放越慢,随着锂电极的不断的耗尽,最终锂电池的放电过程会结束。

目前研究人员也没有找到很好的解决办法,但也正是这个问题,限制了锂硫电池的发展,因此目前要想超越锂电池这种储能容量上的上限,就必须要解决好这个问题。

虽然锂硫电池由于电极都是为化学性的电极,因此其储能容量上限是非常高的,但是锂电池的储存在容量上限之所以有很大的提升空间,还有一个原因就是其使用了化学性的电极。

在电池为流体的时候,电阻就会变的非常低,也就是说电流越大,电池储存在的电量就会越多,对于锂电池和锂硫电池来说同样适用,但是无法再提高的就是电解液的能储存量。

因此目前锂电池和锂硫电池的储能容量上限就是电解液的储能容量上限,所以当前大家研发出来的锂电池和锂硫电池,储能容量之所以不是很高,也正是受制于电解液的储能容量限制,而不是电池本身。

当然,锂硫电池在实际应用中还有很多改进的空间,因为当电池中的硫化锂转化为了流体,而且这种流体的状态还是非常稳定的,也就是说当其在电池中流动的时候,不会对电池造成损害。

所以这种流体是可以不断循环利用的,直到流动的液体放尽,电池的放电也就到头了。

新能源汽车市场要变天了吗?

众所周知,新能源汽车一直是近年来非常火热的一个市场,而且其潜力也是非常大的,但是目前新能源市场的发展主要还是以电动汽车为主。

但是从目前的趋势来看,电动汽车在未来发展中的位置还将会有很大的波动,因为不管是国内还是国际,都在进行着对于其他新能源车型的研发探索。

相比于世界其他国家,日本在新能源汽车上的研发历史相对较短,其实即便是在2010年的时候,日本的新能源市场已经在激烈的竞争当中了。

但是由于日本汽车的产能非常有限,在新能源市场中的份额也一直不高,而且其新能源市场主要还是以研发为主,这也是造成日本在新能源市场份额不高的原因之一。

目前,日本的汽车工业产业主要是以广汽以及丰田为主,但是他们在新能源汽车这块的份额却不高。

而且这两家公司在新能源汽车方面的研发进程也是十分缓慢的。

相比之下,国内的广汽和丰田在新能源市场上的份额更高,而且在新能源汽车上也走在了世界的前沿。

日本汽车工业中有一种保守的特点,就是他们在专注研发的同时,往往会受惯性思维的影响,既然是新能源汽车,就会只想到电动汽车。

从而忽视了氢能源汽车的研发,所以尽管日本在新能源汽车方面有着领先的技术优势,但是其保守的想法成为了他们的短板。

而且其在新能源汽车方面主要还是以研发为主,导致在实际生产中的问题没有很好的解决。

相比于日本新推出的锂硫电池,其碱金属气体中存在着一种新型的电池,这种电池就是空气铝电池,而空气铝电池在存储容量上也是非常高的。

但是它从原则上就不可能像锂硫电池那样,储存容量提升的幅度有限。

因为在理论上,锂硫电池的储存容量上限主要取决于电极和金属原子之间的双电子的形成程度,而这种形成程度本身就是非常高的。

而空气铝电池的电源只是单电子的形式,因此其储存容量提升的幅度就有限了,所以空气铝电池不是没有发展的潜力,其实还有很大的潜力,尤其是在技术上的创新上,可能会有所突破。

但是目前来看,空气铝电池的储存容量还是比较有限的。

所以这种空气铝电池虽然有着非常好的发展潜力,但是目前来看,要超越锂硫电池在储能容量上的优势还有一段距禇。

不过尽管如此,在当前新能源汽车市场中,空气铝电池占据了非常重要的位置。

结语

从以上我们可以看到日本推出的这款锂硫电池,尽管其在储存容量上有着非常好的优势,但是其在实际应用中还有一些问题是要解决的。

要想在新能源汽车市场占据主导地位,还需要克服目前的技术难题和市场限制,同时还需要积极创新,带来更多的惊喜。