可能很多人都想不到，IBM很早就在開(kāi)始研究電池技術(shù)。2009年，IBM在加州圣何塞的阿爾馬登研究中心（IBM Almaden Research Center）開(kāi)始了一項(xiàng)名為Battery 500的項(xiàng)目，目標(biāo)是希望研究出能夠讓電動(dòng)車的續(xù)航里程達(dá)到800公里的電池。
本文兩位作者Winfried W. Wilcke與Ho-Cheol Kim均來(lái)自于IBM阿爾馬登研究中心，前一位是納米科技研究負(fù)責(zé)人，后一位是該研究中心能量?jī)?chǔ)存研究組組長(zhǎng)。
原文發(fā)表在IEEE網(wǎng)站，由車云菌編譯，兩位作者共同講述了金屬-空氣電池的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、在商業(yè)化征途上碰到的各項(xiàng)問(wèn)題，以及是如何解決的。
為什么要以800公里為目標(biāo)呢？因?yàn)檫@個(gè)數(shù)值是大部分人對(duì)汽車?yán)m(xù)航里程的期望最高值，如果電動(dòng)車的續(xù)航里程不能達(dá)到800公里，并且成本能被大多數(shù)人接受，那么電動(dòng)車就少了普及的可能。
所以，我們將這個(gè)數(shù)值設(shè)定為我們Battery 500項(xiàng)目的目標(biāo)。這個(gè)項(xiàng)目從2009年就開(kāi)始了，由阿爾馬登研究中心主導(dǎo)。此后，IBM與來(lái)自歐洲、亞洲以及美國(guó)的眾多商業(yè)伙伴、研究院共同進(jìn)行了這項(xiàng)研究。
Battery 500項(xiàng)目基于金屬-空氣技術(shù)。相比于鋰電池，金屬-空氣電池能夠在單位質(zhì)量?jī)?nèi)擁有更多的能量。項(xiàng)目研究至今，依然還需要幾年的時(shí)間才能夠商業(yè)化。但是通過(guò)這七年的實(shí)驗(yàn)來(lái)看，我們足以認(rèn)為：未來(lái)金屬-空氣電池在電動(dòng)車上確有用武之地。
為什么叫金屬-空氣電池？
以鋰-空氣電池為例，要搞清楚這個(gè)問(wèn)題，先來(lái)看看鋰離子電池（即現(xiàn)在常見(jiàn)的鋰電池）與鋰空氣電池的區(qū)別。
下圖為鋰離子電池在充放電時(shí)電池內(nèi)部狀態(tài)示意。傳統(tǒng)鋰離子電池中，正極是碳，而負(fù)極則是由不同的過(guò)渡金屬氧化物組成，比如鈷、鎳、錳等。兩個(gè)電極都浸泡在溶有鋰鹽的電解液中。在充放電時(shí)，鋰離子會(huì)從一個(gè)電極向另外一個(gè)電極移動(dòng)。移動(dòng)的方向根據(jù)根據(jù)電池狀態(tài)的不同，充電或者放電，而不同。在充放電時(shí)，鋰離子最終會(huì)嵌入到電極材料的原子層，因而最終電池的容量大小取決于有多少材料能夠容納鋰離子，即由電極的體積與質(zhì)量決定。
△鋰離子電池充放電過(guò)程示意
?鋰-空氣電池有所不同。在金屬-空氣電池中，發(fā)生的是電氣化學(xué)反應(yīng)。在放電過(guò)程中，含有鋰的正極釋放出鋰離子，鋰離子向負(fù)極移動(dòng)，并在負(fù)極表面與氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成過(guò)氧化鋰（Li2O2）。
鋰離子、電子與氧氣是在多孔碳形成的負(fù)極表面產(chǎn)生反應(yīng)，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)并非發(fā)生在負(fù)極上，最終容納鋰離子的并非是負(fù)極材料，因而電池的容量與負(fù)極材料的體積或質(zhì)量并沒(méi)有太大關(guān)系，只要有足夠大的表面積即可。
電池網(wǎng)微信
