殊不知,一块简单的电芯需要受到多达6个维度的因素的制约:循环寿命、功率密度、能量密度、工作温度区间、安全、成本。6个维度的表现,就像是游戏里的“技能树”,我们手中只有有限的技能点,不能让所有维度的表现都全优。A、电池能量密度太低(续航差)B、电池安全性不佳(总是烧)C、充电时间过长(碍事)D、电池价格过高(车价高)四座大山立在电动汽车消费者面前,如果跨不过去,就永远无法完全替代使用汽柴油燃料的内燃机汽车,即使我们有再大的愿景和决心。
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电池的昨天:
1802年:Dr.WilliamCruikshank设计了***个便于生产制造的电池。
1836年:英国化学家John FredericDaniell为提供稳定的放电电流对电池做了改进,此时电压终于提升到1V以上。
1859年:法国物理学家GastonPlanté发明了铅酸二次电池,这是一款伟大的化学电源,足足12V电压,可重复充电循环使用,一直玩到了21世纪,当前年销量超过半个亿。
1868年:GeorgeLeclanché开发出使用电解液的电池。
1881年:J.A.Thiebaut取得干电池专利.。
1888年:Dr.Gassner开发出较早干电池,1896年美国开始量产干电池,如今中国年产干电池数量超过1000亿个。
1890年:ThomasEdison发明可充电的铁镍电池。
1896年:D型电池诞生,这也是我们越来越少用到的1号电池。
1899年:瑞典发明家WaldmarJungner发明了镍镉电池。
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我们现在能听着真无线耳机、用着刷着智能手机、吃着电动车送来的外卖宅家度日,还得感谢三位2019年诺贝尔化学奖得主——迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆(Michael Stanley Whittingham)、约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough)、吉野彰(Akira Yoshino)。
迈克尔·斯坦利·惠廷汉姆(Michael Stanley Whittingham)从石油危机(20世纪70年***始投入电池科技研发,他指明了“锂嵌入”技术路线,提升了充放电反应的可逆性,提升了安全性,是给我们带来宅家福利的“锂电之父”。约翰·班尼斯特·古迪纳夫(John Bannister Goodenough),其实从54岁才开始研发电池。古迪纳夫博士是锂电池领域比较大的功臣,三大锂电池正极材料(钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂)都是他带领的团队找出来的,其中钴酸锂诞生在1980年,使用石墨为阳极并解决了“锂枝晶”现象。
电池的 现在:
20世纪的电池研发史,奠定了全球电池技术的发展。20世纪前半段,电灯终于点亮了这颗星球更多的黑暗部分,然而电池技术依然在黑暗时期,铅蓄电池运用在各行各业(包括汽车12V电源),可充电的铁镍电池与不可充电的碱性电池相继量产,但性能极弱。
在中国抗战时期,电台主要使用两种电池:一次电池(干电池)能用10天左右,但我们很难获得;二次电池(湿电池)可以用1年左右,可以使用手摇式或者脚踏式发电机进行循环充电。
随着二战后的第三次科技**,人类对储电系统的依赖越发严重,然而电池的性能依然难以支撑我们的需求。
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锂离子启动电池参数之能量密度指标:指单位体积或单位质量所释放的能量,表示为体积能量密度(Wh/L)或质量能量密度(Wh/kg),是电池续航能力的直接影响因素。
能量密度主要分为单体能量密度及系统能量密度。单体能量密度是**小单元能量密度,例如一节锂电池重325g,额定电压为3.7V,容量为10Ah,则其能量密度为113Wh/kg。系统能量密度是指整车的电池组或者电池板的能量密度。
电池组或者电池板主要由若干个单节电池、电池组框架、护板及其他电子元器件等封装而成,因此系统能量密度受单体能量密度及封装技术影响,且小于单一能量密度。
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大哥大,在80年代末流行开来,一斤重的移动电话进入中国香港与广州市场,2万多一台的价格,充电10小时只能撑30分钟,电池记忆效应强,得配一个放电器放空了再充,比较好每月进行一次深度充放电。这种巨型的电池就是镍镉电池,可循环1100次(实际用起来差远了),而且还非常容易产出“锂枝晶”,让阳极材料变形导致短路。
移动电话的电池从镍镉到镍氢,再到锂离子电池,这条路走了30多年,每一步都非常不容易,特别是迈入锂离子电池这一步,例如单单索尼一家,在1986年-1991年间研究锂离子电池期间使用过的正极、负极、电解液组合达到1亿种以上,用清华大学汽车工程系博士 张抗抗 先生的话来说就是:锂电池的发明并不是人类科技树的必然结果,而是一项奇迹。
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