鋰空氣電池現(xiàn)曙光 電動車將能跑800公里
隨著化石類燃料價格的飛漲,，通過高效的電源代替石油類產(chǎn)品，從而為機動車輛提供動力支持,，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會發(fā)展的迫切要求,。鋰離子電池一直被視為電動車最佳候選者。然而,，基于鋰離子電池電動汽車的續(xù)航能力仍然不能滿足人們的需求,，這是因為與傳統(tǒng)的汽車相比，鋰離子電池的能量密度仍然小于汽油燃燒的能量密度,。而鋰空氣電池,，作為鋰離子電池的理想替代者，蓄電能力比性能最好的鋰離子電池仍然高出10倍,。
電池靠“呼吸”氧氣來充放電,，聽著都新鮮。2月19日，記者從中科院青能所獲悉,，該所團隊在“鋰空氣電池”研究方面取得突破,，通過對催化劑的研究 ，大大提高了鋰跟空氣中氧氣結(jié)合和分解的效率,，從而提高充放電效率,，為其盡快實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，并有望成為未來電動汽車的理想電源,。
一次充電有望跑800公里
“對鋰空氣電池的研究應(yīng)用前景是非常廣闊的,，”2月19日，中科院青能所仿生能源與儲能系統(tǒng)團隊研究員崔光磊向記者介紹了他們的團隊對于鋰空氣電池研究取得的新進展,。
鋰電池大家都很熟悉,，那何為“鋰空氣電池”？據(jù)了解,，鋰空氣電池是一種新型的金屬空氣電池,，崔光磊說，鋰空氣電池的理論能量密度為5200Wh/kg,，高出現(xiàn)有電池體系1到2個數(shù)量級,，也就是說單位質(zhì)量的電池放出的電量是其他電池的數(shù)十乃至上百倍。
據(jù)了解,，未來電動汽車對電源能量密度的要求為700Wh/kg,，鋰空氣電池能完全滿足這一要求，它一次充電有望能行駛800公里,。
應(yīng)用前景廣闊,，但是目前該項研究還沒有用到實際運用當(dāng)中，“這跟造價各方面都有很大的關(guān)系,，因為要達到良好的效果目前最好的催化材料就是金,、鉑等，這顯然成本太高了,?！敝锌圃呵嗄芩律茉磁c儲能系統(tǒng)團隊在鋰空氣電池電極材料的研究中取得突破性進展，他們研發(fā)出的新型電極材料可以很好地提高鋰空電池在深度放電時的循環(huán)能力,，為這種極具吸引力的電源體系盡快實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ),。
電池靠“呼吸”氧氣充放電
我們都知道，電池都有正負極,，那鋰空氣電池的正負極是什么呢,？崔光磊說,，鋰空氣電池的正負極就在其名稱中,，金屬鋰是它的負極，而正極就是空氣中的氧氣,。
“鋰空氣電池的工作原理十分簡單,，放電過程氧分子與鋰離子結(jié)合形成過氧化鋰,；而在隨后的充電過程中，過氧化鋰進行可逆分解,，產(chǎn)生氧氣,。”這個過程像極了生物的“呼吸”過程：吸入氧氣,，氧氣跟有機物化和成水和二氧化碳,，釋放出能量，提供生物生命能量,；而水和二氧化碳通過植物的光合作用生產(chǎn)儲存能量的有機物,，釋放出氧氣。
崔光磊說,，氧作為鋰空氣電池的正極好處太多了,，因為氧在空氣中廣泛分布容易獲得，大大降低了電池的造價,，并且對環(huán)境也沒有污染,，這種電池的能量密度還很高，“這種技術(shù)投入商業(yè)化應(yīng)用,，那么未來的電動汽車將具備能與傳統(tǒng)的燃油汽車相媲美的續(xù)航能力,。”
“多面手”催化劑能吞能吐
那電池的“呼吸”是怎樣完成的呢,？這就不得不提到該團隊的研究核心——催化劑,。在該團隊研究的鋰空氣電池示意圖中記者看到，這種電池分為三層,，鋰,、電解質(zhì)、催化劑,。氧氣就是在催化劑層進入電池跟鋰離子反應(yīng)的,，“電解質(zhì)的作用就是讓鋰離子能順利通過但是又不至于造成正負極的短路?！倍茏屼嚭脱鯕狻奥?lián)姻”的關(guān)鍵,，則是催化劑層。
據(jù)介紹,，目前鋰空氣電池存在充放電能量轉(zhuǎn)化效率低,、深度放電循環(huán)壽命短等兩個核心問題，該團隊針對這個問題出發(fā)尋找制約兩個問題的關(guān)鍵：催化劑材料,?！拔覀冄芯堪l(fā)現(xiàn)，過渡金屬的氮化物的特性非常適合?！边@也成了研究的突破口,，該團隊通過將鈷元素引入氮化物材料，設(shè)計合成了具有雙效催化性能的鈷鉬氮三元材料,，“說它是雙效催化,，也就是說類似于'多面手’，它既可以催化放電,，也可以催化充電,，特性非常明顯?！?/P>
崔光磊說,，他們將這種催化劑設(shè)計成為納米結(jié)構(gòu)，增加催化反應(yīng)的面積,，形成高性能鋰空氣電池陰極,，成功地降低了電池的充放電極化，提高了能量轉(zhuǎn)化效率,，大大提高了鋰空氣電池在深度放電時的循環(huán)壽命,。一系列研究將鋰空氣電池的循環(huán)壽命提高 70%。
有望助力替代汽車燃油
隨著化石類燃料價格的飛漲,，通過高效的電源代替石油類產(chǎn)品,，從而為機動車輛提供動力支持，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會發(fā)展的迫切要求,。鋰離子電池一直被視為電動車最佳候選者,。然而，基于鋰離子電池電動汽車的續(xù)航能力仍然不能滿足人們的需求,，這是因為與傳統(tǒng)的汽車相比,，鋰離子電池的能量密度仍然小于汽油燃燒的能量密度。而鋰空氣電池,，作為鋰離子電池的理想替代者,，蓄電能力比性能最好的鋰離子電池仍然高出10倍?！拔覀冞@個研究已經(jīng)持續(xù)了三年多時間,，難度最大的還是尋找這種材料?！贝薰饫谡f,，目前的結(jié)果也是他們多年奮斗的結(jié)果，意義重大,。該項研究得到中科院,、國家自然科學(xué)基金委,、山東省杰青基金和青島市太陽能儲能技術(shù)重點實驗室等攻關(guān)項目的支持，現(xiàn)已取得多項重要研究成果,。
鏈接
鋰離子電池與鋰空氣電池
鋰離子電池廣泛用于手機和筆記本電腦等，它是以含鋰化合物為正極,，碳素材料為負極,，比其它汽車電池的密度更高、電量更充足,，但也更貴,，受制于電池容量，充電后的行駛距離仍不夠遠,。普遍認為,，要實現(xiàn)電動汽車的普及，能量密度需達到目前的約6～7倍,。于是,，理論上能量密度遠遠大于鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關(guān)注。
科學(xué)家認為,，鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍,，可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電,，因此這種電池可以更小,、更輕。全球不少實驗室都在研究這種技術(shù),，但如果沒有重大突破,，要想實現(xiàn)商用可能還需要一定時間。
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充電電池的基本認識
A,、鎳鎘電池（Ni-Cd）
電壓：1.2V 使用壽命為：500次
放電溫度為：-20度～60度 充電溫度為：0度～45度
備注：耐過充能力較強,。
B、鎳氫電池（Ni-Mh）
電壓：1.2V 使用壽命為：1000次
放電溫度為：-10度～45度 充電溫度為：10度～45度
備注：目前最高容量是2100mAh左右,。
C,、鋰離子電池（Li-lon）
電壓：3.6V 使用壽命為：500次
放電溫度為：-20度～60度 充電溫度為：0度～45度
備注：重量比鎳氫電池輕30%～40%，容量高出鎳氫電池60%以上,。但是不耐過充,，如果過充會造成溫度過高而破壞結(jié)構(gòu)=>爆炸。
D,、鋰聚合物電池（Li-polymer）
電壓：3.7V 使用壽命為：500次
放電溫度為：-20度～60度 充電溫度為：0度～45度
備注：鋰電的改良型,，沒有電池液，而改用聚合物電解質(zhì),，可以做成各種形狀,，比鋰電池穩(wěn)定,。
E、鉛酸電池（Sealed）
電壓：2V 使用壽命為：200～300次
放電溫度為：0度～45度 充電溫度為：0度～45度
備注：就是一般車用電瓶（它是以6個2V串聯(lián)成12V的）,，免加水的電池使用壽命長達10年,，但體積和最量是最大的。
新買電池充電的名詞解釋
A,、充電率(C-rate)
C是Capacity的第一個字母,，用來表示電池充放電時電流的大小數(shù)值。
例如：充電電池的額定容量為1100mAh時,，即表示以1100mAh（1C）放電時間可持續(xù)1小時,，如以200mA（0.2C）放電時間可持續(xù)5小時，充電也可按此對照計算,。
B,、終止電壓（Cut-off discharge voltage）
指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值,。
根據(jù)不同的電池類型及不同的放電條件,，對電池的容量和壽命的要求也不同，因此規(guī)定的電池放電的終止電壓也不相同,。
C,、開路電壓（Open circuit voltage OCV）
電池不放電時，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓,。
電池的開路電壓,，會依電池正、負極與電解液的材料而異,，如果電池正,、負極的材料完全一樣，那么不管電池的體積有多大,，幾何結(jié)構(gòu)如何變化,，起開路電壓都一樣的。
D,、放電深度（Depth of discharge DOD）
在電池使用過程中,，電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為放電深度。
放電深度的高低和二次電池的充電壽命有很深的關(guān)系,，當(dāng)二次電池的放電深度越深,，其充電壽命就越短，因此在使用時應(yīng)盡量避免深度放電,。
E,、過放電（Over discharge）
電池若是在放電過程中，超過電池放電的終止電壓值,，還繼續(xù)放電時就可能會造成電池內(nèi)壓升高,，正,、負極活性物質(zhì)的可逆性遭到損壞，使電池的容量產(chǎn)生明顯減少,。
F,、過充電（Over charge）
電池在充電時，在達到充滿狀態(tài)后,，若還繼續(xù)充電,，可能導(dǎo)致電池內(nèi)壓升高、電池變形,、漏夜等情況發(fā)生，電池的性能也會顯著降低和損壞,。
G,、能量密度（Energy density）
電池的平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。
一般在相同體積下,，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的2.5倍,，是鎳氫電池的1.8倍，因此在電池容量相等的情況下,，鋰離子電池就會比鎳鎘,、鎳氫電池的體積更小，重量更輕,。
H,、自我放電（Self discharge）
電池不管在有無被使用的狀態(tài)下，由于各種原因,，都會引起其電量損失的現(xiàn)象,。 若是以一個月為單位來計算的話，鋰離子電池自我放電約是1%-2%,、鎳氫電池自我放電約3%-5%,。
I、充電循環(huán)壽命（Cycle life）
充電電池在反復(fù)充放電使用下,，電池容量會逐漸下降到初期容量的60-80%,。
J、記憶效應(yīng)（Memory effect）
在電池充放電過程中,，會在電池極板上產(chǎn)生許多小氣泡,，時間一久，這些氣泡會減少電池極板的面積,，也間接影響電池的容量,。
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電動車鉛酸蓄電池修復(fù) 這篇文章幫我省了不少錢，您看完照著做,，也會省下很多錢的,。呵,。 獻給咱蘭州朋友： 鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器，顧名思義,，就是恢復(fù)鉛酸蓄電池容量的東東,，電動車用的鉛酸蓄電池容量也會隨著騎行使用而下降了，也是需要恢復(fù)容量的,。今天我就來說說騎電動車的朋友都關(guān)心的話題,，怎樣利用好鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器，怎樣最大限度延長電動車電瓶壽命,，怎么能最節(jié)省咱口袋里的銀子,，畢竟換一組新電瓶不便宜呀，象我的48V20AH的,，在我們這兒電動車一條街要賣到750元左右,，電瓶16個月了，原來能跑60多公里,，現(xiàn)在15公里左右才,。但我只換了四塊當(dāng)中的一塊，就又能跑50多公里了,，哈哈,，省了700多大洋啊。下面咱就給大家談一談利用鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器自己動手延長電動車電瓶壽命的做法,。在這里我要感謝兩個人,，一個是“電瓶專家趙鐵良abt-bj先生”（他老人家已故去多年，在病床前還在為全國各地網(wǎng)友指導(dǎo)技術(shù),，是各地從事鉛酸蓄電池相關(guān)行業(yè)的朋友非常敬重的專家,，abt-bj是他的論壇賬號），感謝趙先生是因為在網(wǎng)上看到了他關(guān)于怎樣延長電動車電瓶壽命的技術(shù)指導(dǎo)貼,，現(xiàn)在趙先生雖然已病故幾年了,，但他留下的技術(shù)文章幫助了全國千千萬萬象我一樣的人，想要延長你的電動車電瓶壽命,，想要省錢,，那你就搜索一下“電瓶專家趙鐵良abt-bj先生”，abt-bj是趙鐵良先生在技術(shù)論壇里的用戶名,，你會看到網(wǎng)上到處轉(zhuǎn)載的趙先生的帖子,，學(xué)完了這些鉛酸蓄電池有關(guān)的技術(shù)文章，相信你就知道怎么樣做才會讓你的電動車電瓶壽命達到最長了,，怎樣騎車,，怎樣充電，怎樣補水,，怎樣除硫化,。要感謝的另一位是我的朋友,，因為他在汽車啟動費力、燈光變暗要更換蓄電池時,，上淘寶買了塊錦州產(chǎn)的金海鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器,，去除極板硫化物，恢復(fù)蓄電池容量用的,，裝上后他就跑了趟外地,，來回頂多一百八十公里，第二天打火就恢復(fù)了正常,，他這塊電瓶雖說是原車的,，質(zhì)量要好些，但已經(jīng)差一個月就四年了,，咱就想這東西對汽車電瓶好用,，對咱的電動車電瓶也應(yīng)當(dāng)一樣好用，因為都是鉛酸蓄電池呀,，對不,。趙先生文章里提到的除硫化設(shè)備都是大型的,，不適合個人使用,，我正不知哪里有適合個人用的脈沖除硫裝置呢，結(jié)果這位朋友的汽車就幫了我一個大忙,。 既然說到電動車電瓶壽命,，就得說說趙鐵良先生技術(shù)指導(dǎo)中寫的對電動車電瓶壽命主要有哪幾大影響，一是失水,、二是極板硫化,、三是正極板軟化，這三個是最容易出現(xiàn)的問題,。 我的做法,，就是針對趙老先生所說的三大影響而做的：失水，咱就補上水,；硫化的咱就買個鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器去硫化,；正極板軟化，咱就平時多注意些別過放電,、別大電流放電就會最大限度防止,，做到這幾點，咱想不省錢也不成,。 我騎到第一次欠壓后,，推回家拆下電瓶，量每節(jié)電瓶的電壓,，三塊都是將近11V,，靠邊的一塊只有9V多,，于是花三十元換了一塊同樣容量的，電壓也是近11V的,，將這個恢復(fù)器焊接在電瓶組兩端后,，開始給電瓶加水，先用小起子慢慢撬開電瓶的蓋板,，看到六個橡皮蓋,，拿下后，每節(jié)先加8毫升電池補充液,，在汽配店花3塊5買的,，要買正牌的，不然可能是假的,，假的有雜質(zhì),，和自來水差不多，那樣電瓶就完了,。看到網(wǎng)上有人說超市的什么純凈水可以用,，趙鐵良先生說不能用，對電池是毒藥,，有雜質(zhì),，會毀了電瓶。也可以用大超市里賣的屈臣氏蒸餾水,，醫(yī)院里的蒸餾水也可以,，因為蒸餾水純凈，沒有其它電解質(zhì),。加好后先放一會兒,，以便讓水往極板深處濕潤些，兩個小時后,，用電筒照著看每個孔里的水不夠,，又每個孔加了4毫升，加水用的是藥店買的一次性針管和一次性輸液器,，買針管是因為上面有刻度,，知道加了多少；買輸液器是為了用上面的塑料管代替注射器前面的金屬針頭,，不然,，萬一針頭碰到了極板就會造成短路，損壞電瓶,，好象兩樣加一起不到3塊錢,。加好水后用報紙蓋好，以免有雜質(zhì)掉進孔里，這樣放了24小時,。趙鐵良先生說加水后靜置這一步很重要,，不然水沒有充分浸潤，會導(dǎo)致恢復(fù)效果不理想,。 靜置24小時后,，開始充電，充滿變燈后又繼續(xù)充了兩個小時,，再用棉簽伸進每個孔里將多余的電解液吸出來,，用小電筒照著看了一下，里面的極板看起來濕呼呼的,，前后左右的晃動了一下,，沒有了多余的液體流動，加水完畢,。蓋上橡皮蓋,，把撬下的蓋板點上一點502膠，不要點多了,，不然下次加水就費勁了,，還容易撬壞。裝車使用,，當(dāng)天騎了近20公里還有電,，回來后充滿，這樣充了用,，用了充的過了一周,，有天沒別的事,，特意測了一下這組電瓶能騎多遠,，于是以家為中心開始繞圈跑，一圈8公里多一點點,，以前打出租車時特意記下的這一圈的路程,，乖乖，跑了六圈紅燈還沒有亮,，這時已經(jīng)跑了48公里多,，也就是說，咱的這次補水恢復(fù)容量實踐非常圓滿,，超過50公里,，省了不少錢呀。 錦州產(chǎn)的這個鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器就是一種脈沖發(fā)生裝置,，用脈沖修復(fù)硫化趙先生經(jīng)過無數(shù)次的實驗確定可以無損修復(fù),，趙鐵良先生曾找到過超期貯存2年的電池做脈沖除硫化實驗，這樣的電瓶樣品很不好找。他記錄的數(shù)據(jù)是,，經(jīng)過脈沖修復(fù)以后,，該電池容量為標稱容量的97%以上，壽命與新出廠的電池接近,。新出廠的電池的100%DOD循環(huán)次數(shù)為180次,，這塊脈沖修復(fù)的為165次。所以,，我朋友快四年的汽車電瓶又象新的一樣啟動有力,，我的實踐也證明了這一點，以后,，這個鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器長期并聯(lián)在電瓶兩端,，發(fā)出的脈沖波會隨時防止與去除硫化物的結(jié)晶，就再也不用擔(dān)心硫化導(dǎo)致容量下降了,。 說完了補水和除硫化,，還得說一說平時怎樣使用電動車才能保養(yǎng)好電瓶，你搜索“電瓶專家趙鐵良abt-bj先生”看完他的文章,，你就具備了延長電瓶壽命的知識了,。一是勤充電，不過放電,，定期深放電,，也就是盡可能的每次使用后，不論放電多少,，均充滿電,，每充放15次左右，進行一次深放電,。趙先生說過：“經(jīng)過我多次進行壽命試驗對比,，驗證了7~15次淺循環(huán)以后，進行一次深循環(huán),，有利于活化極板,，在保證電池壽命的前提下，增加電池容量,，而電池容量的恢復(fù),，又延長了電池壽命?！睂τ谖覀儊碚f,，深放電的方法很簡單，就是騎到第一次指示斷電,。趙先生說,，如果第一次斷電以后，電池電壓還會慢慢回復(fù)到可以供電，此時,，千萬不要再用電池里的電量,，否則會使電池過放電的，將嚴重影響電池的壽命,。我在這點上更保守些,，每次盡放我都只騎到紅燈亮起就不再騎了，雖然紅燈亮了還能騎,，但因為我怕我那四塊電瓶中萬一有落后電瓶,，如果騎到第一次指示斷電的話，那這塊落后電瓶就容易過放電,，容易影響整組電瓶的壽命,。當(dāng)電摩在啟動、超載重物,、上坡時或以最高速行駛時,，放電量是最大的，我平時都是以30公里左右勻速前進,，這樣較省電,，還不費電瓶。啟動時我也是先蹬地讓車先動起來再慢慢的給電,，讓車緩慢加速,。騎行過程中也盡量減少剎車，不然我的電瓶也不會騎這么長時間了,，我身邊朋友電瓶十個月左右掛掉的比比皆是,，半年換電瓶的都有很多，可見騎行方法是多么重要,?？上У氖牵沂窃陔妱榆囼T了十個月左右時學(xué)習(xí)的趙老師的帖子,，不然我這組電瓶中也不會出現(xiàn)一塊壞掉的,。 好,，我利用鉛酸蓄電池容量恢復(fù)器+補水自己動手延長電動車電瓶壽命的操作就寫到這兒吧,，水平不高，但我已經(jīng)盡力爭取表達明白了,，希望能對有緣看到此文的電動車一族有幫助,，照我說的做，往小了說,，是節(jié)省咱口袋里本就不多的鈔票,，往大了說，咱少用一組電瓶就減少了一份污染，呵,。如果你認為我寫的對你有幫助,，就請你動一下手指，頂頂貼,，好讓更多和咱一樣想省錢的朋友看到,。
加液方法：
1） 并用抹布把電池擦拭干凈，接下來就是開蓋了,，每個電池都有排氣孔,，一般的電池排氣孔都在上蓋的邊上，看到有個缺口的地方,，那就是排氣用的,，把一字螺絲刀對準缺口，用手拍螺絲刀,，使螺絲刀頭進入排氣孔,，然后再往上翹點，然后又接著往里面拍（小電池往上蓋的中間拍,，因為里面的開口在排氣孔 兩側(cè),，但是電摩電池需要往2測拍，因為里面的開口在中間,，這樣就不會損壞里面的橡膠帽）,，再翹，多搞幾下,，電池蓋就可以翹下來了,，不要太野蠻，雖然是 ABS材料,，但是用力過猛還是會變形的,。
2）開蓋后你會發(fā)現(xiàn)有6個帽子，不過這時候說不定會“蹦蹦”兩聲,，飛掉幾個橡膠帽,，所以開蓋的時候不要一下把蓋子拿掉，慢慢拿掉,，并且用手蓋住,，防止橡膠帽飛掉，因為也許此時電池內(nèi)部壓力大,。小心拿掉橡膠帽,，白色的是吸水棉，不拿掉也可以,。
3） 接下來就可以補水了,，用注射器《去掉針頭,！》吸入一些電瓶修復(fù)液，按要求量注入小孔內(nèi),。如果電瓶缺液嚴重 可以補加電瓶蒸餾水,， 液面高出隔板0.5mm 就可以， 一定不能多加 否則會影響排氣發(fā)生危險,。
4) 靜置2小時后用小螺絲刀蘸點混合好的AB膠水,，在蓋子上和電池上點幾下膠水，然后就可以蓋上了,，膠水不要多,，免得下次難開，而且太多的話可能會流到橡膠帽上,，這樣就密封了橡膠帽,，本來是排氣的卻不能排氣了，電池會爆炸的,，呵呵,。然后裝車使用。即可發(fā)現(xiàn)電瓶騎行里程會逐漸恢復(fù)增加!
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