标签: 电池

Wiley电池领域最新进展 | 压延-兼容的大孔结构、石墨烯骨架、可拉伸锂聚合物电池、全固态电池、巢状多孔双金属Cu

WileyChina 2020-9-23 10:35

1. 压延-兼容的大孔结构实现高能量密度 基于纳米工程的多孔策略成功地缓解了与合金负极体积膨胀有关的若干问题。然而，由于压延不相容性、低质量载量和过度使用非活性材料等局限性，多孔合金负极的实际应用仍然存在一定挑战。与常规石墨负极相比，所有这些局限性都将导致较低的体积能量密度。特别地，在压延过程中，合金-基复合材料中的多孔结构在高压下很容易坍塌，从而削弱了多孔特征。在此， 韩国蔚山国立科学技术研究院(UNIST) Jaephil Cho课题组 提出了一种适用于硅-石墨负极的压延-兼容大孔结构，以最大化体积能量密度。负极由最外层的弹性碳覆盖层、非填充多孔结构和石墨核所组成。由于弹性碳涂覆层的润滑性质，被脆性Si纳米层涂覆的大孔结构可以承受高压，并在电极压延过程中保持其多孔结构。并且，还使用了机械搅拌和化学气相沉积的规模化制备方法。所制备的复合材料表现出出色的电化学稳定性（ 3.6 mAh cm -2 ），且迁移了电极膨胀。此外，全电池评估表明，与先前的研究相比，该复合材料在稳定的循环下实现了更高的能量密度（932 Wh L -1 ）和更高的比能量（333 Wh kg -1 ）。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202003286 2. 石墨烯骨架实现高性能Li-O 2 电池 Li-O 2 电池由于其极高的能量密度和容易获得的氧气而成为最吸引人的能源存储形式之一。然而，在最终使这项技术造福人类生活之前，负极和正极方面都面临着巨大的挑战。在此， 苏州大学刘忠范/Zhao Deng/彭扬团队 采用一石二鸟策略制造了高性能且具有柔性的Li-O 2 电池，其仅使用一个由嵌入中空NiCo 2 O 4 微球的氧化石墨烯气凝胶所组成的结构骨架构成。通过注入锂制成的复合锂负极表现出3398.4 mAh g -1 的超高容量，并显着抑制了枝晶生长和体积膨胀，而自支撑式氧正极则通过催化可逆Li 2 O 2 的形成来提高能源效率，从而提升容量。当将它们结合在一起后，所得的Li-O 2 电池具有出色的长期循环稳定性，可进行400多次的高度可逆放电/充电循环。此外，柔性软包电池也具有出色的机械抗变形能力。此外，通过采用非原位和操作光谱分析，对Li-O 2 优异性能的内在原因进行了进一步分析。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202007218 3. 高电化学性能的可拉伸锂聚合物电池 可拉伸锂电池作为可穿戴设备、传感器和人体-附着医疗设备等未来电子设备中的组件已引起了广泛关注。然而，在可拉伸电池获得优异的电化学性能方面，仍然存在一些挑战。在此， 韩国忠北国立大学Jung Sang Cho/ Sang Mun Jeong团队 和 韩国清州大学Jae‐\Kwang Kim课题组 合作，使用1D纳米纤维活性材料、可拉伸凝胶聚合物电解质和皱纹结构的电极，设计了一种独特的可拉伸锂全电池。SnO 2 /C纳米纤维负极和LiFePO 4 /C纳米纤维正极中的介孔和微孔有利于锂离子扩散和电解质渗透。可拉伸的全电池由弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）包覆膜、具有皱纹结构的SnO 2 /C和LiFePO 4 /C纳米纤维电极，以及通过粘性聚合物固定在PDMS包覆膜表面的凝胶聚合物电解质组成。即使拉力为30%，可拉伸全电池的比容量仍保持在128.3 mAh g -1 （容量保持率为92%），而拉力前仅为136.8 mAh g -1 。能量密度在释放状态下为458.8 Wh kg -1 ，在拉伸状态下为423.4 Wh kg -1 （基于电极）。在拉伸状态下的高容量和稳定性证明了可拉伸电池克服其局限性的潜力。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202001358 4. 数字孪生-驱动全固态电池 数字孪生技术已广泛用于通过虚拟副本有效地预测与实际对象相关的性能和问题。但是，由于需要对大量的多维复数方程进行计算，因此，至今尚未实现孪生电化学系统的数字化。然而，随着硬件和软件技术的不断发展，数字孪生-驱动电化学系统的制造及其有效利用已成为可能。在此， 韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）Yong Min Lee课题组 和 韩国延世大学Yoon Seok Jung课题组 合作，构建了具有固态硫化物电解质的数字孪生-驱动全固态电池。对于使用Li 6 PS 5 Cl的LiNi 0.70 Co 0.15 Mn 0.15 O 2 复合电极，使用有效的电子/离子电导率和电化学性能等实验数据验证了其有效性。通过分析关于传质和界面电化学反应动力学方面的模拟物理和电化学行为，可以检验全固态电池的基本性能。本文的数字孪生模型揭示了有价值的但实验上无法获得的时间和空间分辨信息，包括死粒子、比接触面积和3D域中的电荷分布。因此，这种新的计算模型势必通过节省研究资源并提供宝贵的见识，来迅速改善全固态电池技术。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202001563 5. 巢状多孔双金属Cu实现稳定Li负极性能 抑制枝晶形成和控制锂（Li）金属负极的体积变化已成为锂电池界的全球性挑战。在此， 清华大学深圳国际研究生院李宝华/Xianying Qin团队 和 香港理工大学陈国华课题组 合作，报道了一种其具有类似巢状网络和致密衬底的双面铜（Cu）箔，以实现超稳定的锂金属负极性能。通过硫化厚的Cu箔，并随后进行骨架自-焊接程序，制造了双相Cu。通过3D互连结构和自-焊接Cu骨架的亲硫表面，实现了均匀的Li沉积。多孔层中的足够空间可实现较大的Li面积容量，并显着改善电极-电解质界面。仿真结果显示该结构允许适当的电场穿透到连接的隧道中。所组装好的锂负极在1 mA cm -2 的电流密度下表现出高的库仑效率（在300次循环中为97.3%）和长的寿命（ 880小时）。甚至，在10 mAh cm -2 的高容量下，稳定和深度的循环可最多维持50次。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202001784 （本期作者：毛毛的维）

个人分类: 热点研究|847 次阅读|0 个评论

Wiley电池领域最新进展 | 双极性电极、富-N多孔碳纳米片、有机-无机构型、磷酸根离子、赝电容性水合氧化钒

WileyChina 2020-9-17 08:12

1.双极性电极用于下一代可充电电池 先进可充电电池的开发为基础研究和应用研究人员提供了一个巨大的机会，以共同克服能源存储上急需解决的科学挑战性和技术障碍。除了经常进行科学审查新颖的电池化学方法外，通过提高电池性能技术创新来开发先进的电池结构也值得关注。在这种情况下，双极性电极（BEs）能够提高比功率、简化电池组件，并降低制造成本。在此， 美国阿贡国家实验室陆俊课题组 、 浙江大学林展课题组 和 浙江工业大学陶新永课题组 通过关注BEs在可充电电池中的基本原理和应用，从学术角度考虑了BEs的合理利用。在本文中，他们对BEs的进展和挑战进行了详细讨论和总结。着重介绍了实现BEs的关键技术和材料，并展望了BEs的未来发展方向，其中涉及新兴的概念，例如可穿戴设备、全固态电池、快速喷涂制造和回收二次电池。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202001207 2.边缘富-N掺杂多孔碳纳米片实现超稳定钾存储 开发超稳定的碳材料进行钾存储受到了其巨大体积变化和缓慢动力学的限制。最近，富-氮多孔碳材料已成为该应用的有力候选者。但是，需要对氮掺杂进行合理控制，以进一步抑制长循环容量衰减。在此， 西北工业大学王洪强课题组 和 德国德累斯顿工业大学Stefan Kaskel课题组 合作，提出了一种基于吡啶-配位聚合物的热解-刻蚀策略，以有意操纵无定形高表面积碳材料中的边缘-氮掺杂和特定的空间分布。在经济有效的低温碳化条件下，所获得的材料显示出边缘-氮含量高达9.34 at%，材料内丰富的N，以及616 m 2 g -1 的高表面积。经过优化的碳在6000次循环中提供了空前的K存储稳定性，且容量衰减可忽略不计（在1 A g -1 下循环4个月后为252 mA h g -1 ），这对于钾存储鲜有报道。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202005118 3.自调控有机-无机构型实现高效钾存储 作为钾离子储存的潜在候选物，锡（Sn）-基合金SnS 2 由于具有较高的理论容量而引起了广泛的关注。但是，在反复的循环过 程中， 它遭受了巨大的体积变化和钾枝晶生长的困扰。在此，青岛科技大学刘福胜课题组和湖南大学马建民课题组合作，制备了嵌入到中空N掺杂碳纤维（CN）的多级聚天冬氨酸（PASP）改性SnS 2 纳米片（PASP@SnS 2 @CN）中，以进行钾存储。PASP交联剂可提供6.8 Å的扩大层间间距（原始SnS 2 的层间距为5.9 Å）、更高的离子传输通道以及自-调控无-枝晶的K电镀层。因此，所制备的材料提供了高的可逆容量（在50 mA g-1下为564 mAh g -1 ）和显著的倍率性能（在2 A g -1 下为273 mAh g -1 ）。实验数据和计算模型均证实，由于PASP和电解质（KFSI）之间的强相互作用（K–N和H + /K + 质子交换），在无枝晶的PASP@SnS 2 @CN上形成了薄而坚固的固态电解质界面（SEI）层。可变形且可自-调控的有机-无机构型有望成为过渡金属的基础构造，并在钾存储方面具有实际应用。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202005080 4.磷酸根离子促进钠存储 二硫化锡（SnS 2 ）具有高容量的钠离子存储性能，但由于不良的反应动力学和不稳定的结构，其循环寿命和高倍率性能仍然受到限制。在这项工作中， 浙江大学夏新辉/ Lingjie Zhang/ Shengjue Deng团队 通过水热-化学气相沉积法，在导电TiC/C主链上生长了磷酸根离子（PO 4 3- ）-掺杂的SnS 2 （P-SnS 2 ）纳米片阵列，形成了高质量的P-SnS 2 @TiC/C阵列。由于PO 4 3- 掺杂与TiC/C阵列导电网络之间的协同作用，在所设计的P-SnS 2 @TiC/C阵列中实现了增强的电子导电性和更大的层间距离。此外，引入的PO 4 3- 可以导致Na+的良好嵌入/脱出，并加速电化学反应动力学。值得注意的是，由于引入了PO4 3- ，因此带隙较小且电导率增强，这通过密度函数理论计算和UV-可见吸收光谱得到了证明。鉴于以上这些积极因素，P-SnS 2 @TiC/C电极在0.1 A g -1 时可提供1293.5 mAh g -1 的高容量，并具有良好的倍率性能（在5 A g-1时为476.7 mAh g -1 ），比SnS 2 @TiC/C更好。这项工作可能会激发人们对用于可充电碱性离子电池的先进金属硫化物电极的探索热情。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202004072 5.赝电容性水合氧化钒实现高速率储锌 较弱的范德华相互作用使离子嵌入-型主体成为理想的储能赝电容材料。在此， 哈尔滨工业大学孙克宁/张乃庆团队 提出了一种具有合适传输途径的水合氧化钒纳米带（HVO）的制备方法。与众不同的是，发现了HVO的插层赝电容反应机理，为高速率电容性电荷存储提供了动力。主要因素是有缺陷的晶体结构为快速容纳和运输阳离子提供了合适的环境间距。结果，HVO展现了快速的Zn 2+ 离子扩散系数和低的Zn 2+ 扩散势垒。插层赝电容的电化学结果表明，在0.05 A g -1 下具有396 mAh g -1 的高可逆容量，在50 A g -1 的高电流密度下甚至可以维持88 mAh g -1 。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201908420 （本期作者：毛毛的维）

个人分类: 热点研究|1010 次阅读|0 个评论

Wiley电池领域最新进展 | 沸石模板纳米碳、碱金属硫化物、聚合物粘结剂、核壳结构

WileyChina 2020-9-10 13:48

1. 沸石-模板纳米碳材料用于能源存储与转化 纳米碳材料代表了物理、化学和材料科学领域最热门的话题之一。通过沸石-模板制备纳米碳材料已经发展了20多年。近年来，以沸石为模板的纳米碳的新颖结构和性能不断得到开发，并在能源存储和转化领域也逐渐兴起。在此， 澳门大学汤子康教授 联合 深圳大学张晗教授 、 东北师范大学郎中玲博士 等人，总结了以沸石为模板的纳米碳在先进合成技术、新兴性质和新颖应用中的最新进展：i）由于沸石的多样性，相应纳米碳的结构众多；ii）通过各种合成技术手段，可以获得沸石-模板纳米碳的新特性，例如多级孔隙率、异质原子掺杂和纳米颗粒负载能力；iii）沸石-模板纳米碳的应用也从传统的气体/蒸气吸附技术发展到了先进的能源存储技术，包括锂离子电池、Li-S电池、燃料电池、金属-O 2 电池等。最后，作者展望了沸石-模板纳米碳材料的未来发展趋势及方向。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202001335 2. 碱金属硫化物作为安全、高容量金属-硫电池的正极 可充电碱金属-硫（M-S）电池因其具有高能量密度和低成本而被公认为是最有前景的下一代储能技术之一。然而，金属多硫化物在有机液体电解质中的溶解以及与金属负极有关的安全性问题极大地阻碍了M-S电池的发展。碱金属硫化物（M 2 S x ）作为正极材料，可与各种安全的非碱金属负极配对，例如硅和锡。因此，结合使用的M 2 S x 正极-基M–S电池可以实现高容量和安全性，从而提供了更为可行的电池技术以供实际应用。在这篇综述中， 澳大利亚伍伦贡大学刘华坤/Yun‐\Xiao Wang团队 系统总结了开发M 2 S x 正极-基M–S电池的最新进展，包括M 2 S x 正极的活化方法、M2Sx正极的优化以及电解质和负极材料的改进。此外，还指出了M 2 S x 正极-基M–S电池的未来研究方向。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202001764 3. 可逆交联聚合物粘结剂实现高性能锂-硫电池 由于电池的广泛使用对环境存在一定负面影响，所以电池的可持续性需要纳入电池的系统研究中。在本文中， 美国劳伦斯伯克利国家实验室Liu Gao课题组 通过羧基-氨基离子相互作用使聚丙烯酸和聚乙烯亚胺交联，合成了一种可溶性离子交联聚合物（DICP），并将其作为锂-硫电池的粘结剂。这种相互作用受pH所控制。因此，交联的粘结剂（聚合物）网络可在碱性条件下轻松解离，从而提供了一种简便的策略——通过方便的洗涤方法即可回收有价值的组分。使用回收碳-硫复合材料所制备的硫正极可提供与新鲜电极相当的容量。此外，诸如原位X-射线吸收光谱、原位UV-可见光谱、X-射线光电子能谱和密度泛函理论计算的电池性能和表征，证实了DICP是一种比其商用产品更为有效抑制多硫化物在电解质中溶解的粘结剂。通过将可逆交联聚合物粘结剂用于回收的Li-S电池，其电化学性能得到显著改善，该研究阐明了大规模储能系统的可持续发展。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202003605 4. 核-双壳结构实现高倍率钠存储 具有可控化学成分的核-多壳结构因其较优的电化学性能而备受关注。在此， 中国石油大学（华东）孙道峰/康文裴团队 采用金属-有机框架（MOF）-on-MOF的自模板化策略，制备了具有核-双壳结构的秋葵-状双金属硫化物（Fe 7 S 8 /C@ZnS/N-C@C），其中Fe 7 S 8 /C分布在核中，而ZnS嵌入其中一层。通过层层组装法制备了MOF-on-MOF前驱体，其中具有MIL-53内核、ZIF-8外壳和间苯二酚-甲醛（RF）层（MIL-53@ZIF-8@RF）。用硫粉煅烧后，所得结构具有多级碳基质、丰富的内界面和分层的活性物质分布。结果，它提供了快速的钠离子反应动力学、出色的赝电容贡献、良好的抗体积变化能力以及逐步的钠化/脱钠反应机理。作为钠离子电池的负极材料，Fe 7 S 8 /C@ZnS/N-C@C的电化学性能优于Fe 7 S 8 /C@ZnS/N-C、Fe 7 S 8 /C或ZnS/N‐\C。在5.0 A g -1 电流密度下循环1万次后，能够展现出364.7 mAhg -1 高且稳定的容量，并且容量衰减率仅为0.00135%。这种MOF-on-MOF自模板化策略可能提供一种方法，以可控合成具有一定组分的核-多壳结构用于能源存储与转化。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201907641 5. 核壳结构转化反应机理及其储钾性能 各种金属硫属化物材料已被探究作为K离子电池（KIBs）的新型负极材料。在本工作中， 韩国高丽大学Yun Chan Kang课题组 探索了K离子与碲化铁之间的电化学反应。在初始放电和充电之后，使用原位和非原位方法进行了详细分析，包括X-射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）和循环伏安法（CV）。从FeTe 2 与K离子反应的第二次循环起，可逆的反应机理为2Fe + K 5 Te 3 + K 2 Te↔2FeTe 1.1 + 1.8Te + 7K + + 7e ‐\ 。通过简单的渗透和进一步碲化过程合成了能够容纳碲化铁纳米晶（FeTe 2 -C）的中空碳纳米球，以补偿在钾化和脱钾过程中纳米晶大的体积变化。一次循环后形成的杂化FeTe1.1和准金属Te的协同作用产生了出色的电化学性能，并且具有均匀分布纳米晶的核-壳结构嵌入了碳壳中。FeTe 2 - C电极表现出出色的长循环性能（在0.5 A g -1 电流密度下，500次循环后的容量为171 mA hg -1 ）和优异的倍率性能（126 mA hg -1 ），甚至当电流密度为10 A g -1 时，亦是如此。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smtd.202000556 （本期作者：毛毛的维）

个人分类: 热点研究|1242 次阅读|0 个评论

Wiley电池领域最新进展

WileyChina 2020-9-3 13:56

1. 钠离子电池为电网储能铺平道路 最近，可再生能源发电的激增为人类应对全球气候变化提供了希望。但是，要获得这些可再生能源的全部价值，就需要以具有成本效益、安全和可持续的方式来存储和分配所产生的任何可再生能源。钠离子电池（NIBs）因钠元素丰富，具有潜在的电化学性能和对环境有益的性质，因此被视为一种极具吸引力的存储技术。此外，钠电池材料的新进展使得能够采用一些不含稀有元素（如Li、Co、Ni）的高电压和高容量正极，从而为低成本的NIBs提供了有效途径，使得其在能量密度上可与锂电池相媲美，而又能够同时服务于大规模电网储能的需求。在本文中， 美国加利福尼亚州立大学圣地亚哥分校Y.Shirley Meng（孟颖）课题组 讨论了一系列电池化学物质以及它们各自的电池属性，同时保持了电网存储的度量标准。还讨论了材料和整块电池成本、供应链和环境可持续性的有关事项，并着重强调了从NIBs中消除几种元素（Li、Co、Ni）的必要性。文章还进一步讨论了未来的研究方向，以及克服电池安全和可持续回收障碍的潜在策略。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202001274 2. 硫硒化钼杂化负极实现快速储钠 要在钠离子（Na + ）电池中同时获得高能量密度和功率密度，应通过材料优化来改善负极的反应动力学和结构稳定性。在这项工作中， 北京理工大学陈人杰课题组 设计了由1T和2H混合相组成的寡层钼硫硒化物（MoSSe），以提供高的离子/电导率、低的Na + 扩散势垒和稳定的Na + 储存。还原氧化石墨烯（rGO）用作导电基底以形成3D电子传输路径。所得到的MoSSe@rGO负极在有机电解质和固态电解质中均显示出高的容量和倍率性能。MoSSe@rGO负极的超快Na + 存储动力学归因于表面主导的反应过程和宽广的Na + 通道。原位和非原位测试揭示了Na + 在MoSSe@rGO中的存储过程。研究发现，Mo-S和Mo-Se键有效限制了活性物质的溶解。MoSSe@rGO电极良好的Na + 存储动力学归因于其低的吸附能-1.997 eV和低的扩散势垒0.087 eV。这些结果表明，对金属硫化物进行阴离子掺杂是开发具有高能量和功率密度以及长寿命钠离子电池的可行策略。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202003534 3. CCF@SnS@G实现高性能锂和钠离子存储 SnS是锂离子电池（LIBs）和钠离子电池（SIBs）的一类潜在负极材料，但是，由于其巨大的体积变化和不良的导电性，其循环寿命很短。在此， 东华大学朱美芳/邹儒佳/胡俊青/刘倩团队 通过使用改良的CVD方法，在（由Co，N-修饰的多孔碳纤维支撑）SnS纳米片阵列表面上直接生长了类似石墨烯的碳膜（CCF@SnS@G）。在该策略中，将SnS纳米片阵列受限在包含多孔碳纤维和类似石墨烯-碳膜的集成碳基质中，可大大提高电化学性能。原位TEM实验表明，垂直石墨烯状碳膜不仅可以很好地保护SnS纳米片不受破坏并增强导电性，而且还可以将SnS纳米片转变为超细纳米颗粒，从而促进电化学动力学。电化学研究显示，对于LIBs，CCF@SnS@G电极在5 A g -1 的高电流密度下可提供稳定的可逆容量529 mAh g -1 ；对于SIBs，在2 A g -1 的情况下提供541.4 mAh g -1 。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201903045 4. 阳离子COF助力高性能Li-S电池 可溶性多硫化锂（LiPSs）的穿梭效应导致硫正极迅速衰减，从而严重阻碍了锂-硫（Li‐\S）电池的实际应用。在此， 郑州大学臧双全/王锐团队 报道了具有适当阳离子位点的共价-有机骨架（COF），可将其作为高性能Li-S电池的正极主体。锚定在微孔内的化学硫可有效抑制LiPSs溶解到电解质中。在放电步骤中，阳离子位点可以接受来自负极的电子并将其传递到多硫化物，以促进多硫化物的分解。同时，阳离子位点可以接收来自多硫化物的电子，然后在充电过程中将其传递到负极，从而促进多硫化物的氧化。因此，实验和计算建模均表明，阳离子COF可有效抑制LiPSs的穿梭效应并改善电池性能。与电中性的COFs相比，基于阳离子COF的电池即使在高电流密度下也显示出更好的循环稳定性，例如，在4.0 C电流密度下经过300次循环后仍可保持468 mA h g -1 的高比容量。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202002932 5. 硝酸锂调节砜类电解质，实现高性能锂金属电池 锂金属电池中的电解质必须与锂金属负极和高压正极都兼容，且可以通过操纵溶剂化结构来对其进行调节。在此， 美国马里兰大学王春生课题组 为了提高电解质的稳定性，将硝酸锂（LiNO 3 ）和HFE引入到高浓度环丁砜电解质中，以抑制Li枝晶的生长，并实现Li负极和LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 （NMC811）正极的库仑效率均 99%。分子动力学模拟表明，NO 3 - 参与了锂离子的溶剂化鞘层，使得更多的TFSI - 与Li + 配位。因此，在锂表面上形成了坚固的富-LiNxOy-LiF固态电解质界面（SEI）层，从而抑制了锂枝晶的生长。含LiNO3的环丁砜电解质还可以支持腐蚀性极强的LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 （NMC811）正极，在0.5 C下循环200次的放电容量为190.4 mAh g -1 ，容量保持率为99.5%。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202009575 （本期作者：毛毛的维）

个人分类: 热点研究|1180 次阅读|0 个评论

Wiley电池领域最新进展

WileyChina 2020-8-26 18:04

1.聚阴离子磷酸钒钠用于下一代钠离子电池 以Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 形式的聚阴离子-型磷酸钒钠（Na）显示出高的容量、良好的倍率性能和出色的循环性能。该配方中三个Na离子中的两个可以在3.4 V vs Na+/Na电压的情况下以V 3+ / 4+ 的氧化进行脱嵌。在可逆过程中，两个Na离子发生嵌入，导致放电容量为117.6 mAh g -1 。并且，可以发生进一步的嵌入，但在1.4 V vs Na + /Na的低电压下，伴随着V 3+ / 2+ 的还原，从而产生60 mAh g -1 的容量。由于其出色的电化学性能，自20世纪90年代发现以来，它就引起了很多关注。要开发真正可用的聚阴离子-型磷酸钒盐，必须更好地了解其晶体结构、钠离子传输和电子结构。因此， 湖北第二师范学院吴田课题组 和 新加坡国立大学吕力（Li Lu）课题组 合作，在本篇综述中重点讨论了聚阴离子-型磷酸钒盐Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 的晶体结构和电子结构内部，从而为实现高效电化学存储提供有关见解。最后，作者对这一研究领域进行了展望。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202001289 2.二维金属-有机聚合物实现高效钠存储 南开大学陈军/李福军课题组 通过d-π杂化策略，合成了一种金属-有机聚合物：Ni配位的四氨基-苯并醌（Ni-TABQ），其聚合物链通过氢键链接，形成了坚固的二维（2D）层状结构。它沿着聚合物链和氢键的方向提供了电子传导和Na + 扩散的途径。以共轭苯甲酰羰基和亚胺作为Na + 嵌入和脱出的氧化还原中心，Ni-TABQ在100 mA g -1 时可提供约469.5 mAh g -1 的高容量，在8 A g -1 时可提供345.4 mAh g -1 的高容量。高的容量可维持100次循环，其库仑效率几乎达到100%。出色的电化学性能归因于这种由坚固Ni-N和氢键实现的独特2D电子传导和Na+扩散途径。这项研究将为分子设计和电化学应用提供启发。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202008726 3.超快剥离黑磷，实现高效锂存储 寡层黑磷（BP）是一类新兴的2D（能源）材料。然而，其可控的制备仍然具有挑战性。在此， 香港理工大学Lawrence Yoon Suk Lee/Shu Ping Lau团队 提出了一种高效的制备路线，可在低沸点溶剂中使用脉冲激光来大规模生产寡层BP纳米片。通过改变激光辐照时间、能量和溶剂类型，可精确控制纳米片的层数和横向尺寸。通过等离子体猝灭机理和原位产生蒸汽泡减弱的层间相互作用，进一步理解了过程。对BP纳米片的出色控制可以研究形貌对锂离子电池性能的影响。低的层数有利于电荷传输和Li + 离子扩散，而高的深宽比不仅可以改善电荷传输，而且可以增加Li + 离子的扩散路径。这项研究提供了关于使用激光量身定制薄2D材料的见解，也为形貌-电化学能源转换和存储的关系提供了见解。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201903490 4.纳米ZnCo2O4/多孔rGO实现高效锂存储 最近，二元ZnCo 2 O 4 由于其高理论容量和良好的环境友好性，在锂离子电池（LIBs）方面引起了极大的关注。然而，较低的电导率和循环过程中严重的体积效应/颗粒团聚阻碍了它们的广泛应用。为了解决这些问题， 济南大学原长洲/曹丙强课题组 设计了一种快速的激光-辐照方法，以有效合成具有丰富氧空位的纳米ZnCo 2 O 4 /多孔还原氧化石墨烯（rGO）混合物作为LIBs的负极。具有丰富氧空位的纳米维度ZnCo 2 O 4 和柔性rGO之间的协同作用可确保丰富的活性位点、快速的电子/离子传输和坚固的结构稳定性，并抑制纳米级ZnCo 2 O 4 的团聚，从而有利于实现出色的电化学锂存储性能。结果表明是，最佳的L-ZCO@rGO-30负极在0.05 A g -1 时表现出约1053 mAh g -1 的大可逆容量，还展现出了优异的循环稳定性（在1.0 A g -1 下循环250次，容量约746 mAh g -1 ）和卓越的倍率性能（在3.2 A g -1 时，约为686 mAh g -1 ）。进一步的动力学分析证实，电容-控制过程主导了该负极的电化学反应。更重要的是，这种合理设计有望将其扩展为智能制造其他具有丰富氧空位的金属氧化物/多孔rGO混合物，以达到先进的LIBs，甚至更高水平。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202001526 5.COF衍生的碳纳米片用于高效钾存储 先前对钾离子电池（PIBs）的研究表明，极具前景的碳负极材料应在不同的长度尺度上具有精心设计的功能，包括原子尺度上均匀的异质原子掺杂、亚纳米尺度上适当的碳分布以及纳米到宏观尺度上的多级孔隙。然而，构造具有所有特征的碳材料仍然存在巨大挑战。在此， 上 海大学王勇课题组 和 东华大学李小鹏课题组 合作，报道了一种新颖的策略：通过客体掺杂和高温共价-有机框架（COF）-客体相互作用，将有序COF转变为具有多层次结构的碳纳米片。所制备的碳材料具有氮和磷的均匀共掺杂、宽约0.4 nm的碳层间距，以及丰富的微孔/介孔/大孔。所组装好的PIB负极在100 mA g -1 时可提供404 mAh g -1 的高可逆钾存储容量，并且还展现出了出色的长循环稳定性，在1000 mA g -1 下循环2000次能够保持179 mAh g -1 的容量，使其成为PIBs性能最佳的碳负极。这项工作证明了COF-客体化学在碳结构多级设计中的强大魅力。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smtd.202000159 （本期作者：毛毛的维）

个人分类: 热点研究|811 次阅读|0 个评论

Wiley能源催化领域最新进展 | 单原子催化剂、超薄羟基氧化物纳米片、异质结层状纳米棒、多壳二硫化物、塑形纳米颗粒

WileyChina 2020-7-15 15:55

01非均相单原子催化剂用于电化学还原CO 2 电化学 CO 2 还原反应（ CO 2 RR ）对于解决大气中不断上升的 CO 2 浓度至关重要。 CO 2 RR 可由可再生能源驱动，从而生产出珍贵的化学品和燃料，而此过程的实施很大程度上依赖于低成本和高效电催化剂的开发。最近，一系列含有非 - 贵金属（与资源丰富的元素配位）的非均相、潜在具有低成本优势的单原子催化剂（ SACs ）潜在地能够进行 CO 2 RR 。不幸的是，真正的催化活性中心和控制这些 SACs 催化性能的关键因素仍不明确。在此， 东华大学杨建平 / 罗维团队 和 澳大利亚伍伦贡大学 Jun Chen 团队 合作，通过阐明 SACs 上 CO 2 RR 转化为 CO 过程的基本理解来消除这种歧义，因为 CO 是 SACs 上 CO 2 RR 的主要产物。从实验和理论研究两个方面分析了反应机理、速率 - 控制步骤以及控制活性和选择性的关键因素。然后，讨论了 SACs 的合成、表征和 CO 2 RR 性能。最后，强调了存在挑战和未来的发展途径，以期指导 SACs 的设计，从而促进和理解 SACs 上的 CO 2 RR 。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202001848 02 超薄金属羟基氧化物纳米片用于OER 简单制备出低成本、高效的氧气析出反应（ OER ）催化剂仍然是一大挑战。在此， 中国科学院福建物质结构研究所洪茂椿 / 陈其辉 / 张林杰团队 开发了一种新型策略，以将块体金属 - 有机框架（ MOFs ）超快地（ 20 s ）转变为超薄金属羟基氧化纳米片，以实现有效的 OER 。对于两个异构的 MOFs （ FJI-H25Fe 和 FJI-H25FeCo ），只有亚稳态的 FJI-H25FeCo 块体可以通过电场 - 辅助的水解，立即转变为 FeCo- 羟基氢氧化物纳米片。文章详细研究了从 MOF 块体到 FeCo- 羟基氧化物纳米片的潜在演变过程。所制备的纳米片展现出出色的 OER 性能，在 10 mA cm -2 电流密度下显示出极低的过电势 231 mV ，相对较小的 Tafel 斜率 42 mV dec -1 和至少 30 h 的长期耐久性。这项工作不仅为简单制备低成本、高效的 OER 电催化剂提供了新的策略，而且为制备具有良好结晶度和形貌的金属羟基氧化物纳米片提供了一种新方法，同时也为从 MOF 材料温和合成纳米级衍生物提供了一种新方法。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202004420 03 MoS2/MoP异质结层状纳米棒用于高效HER 具有量身定制的组件和架构的多级纳米结构对于能源相关的应用十分有利。在此， 中山大学李光琴课题组 展示了用于氢气析出反应（ HER ）的 MoS 2 /MoP （ H-MoS 2 /MoP ）纳米棒的精细设计和构造。这种多尺度设计将 MoS 2 /MoP 异质结的组成和结构优势合理整合到一个多级结构当中，其可以调节 S 的电子结构，从而显着促进电催化 HER 性能。得益于独特的纳米结构和电子结构， H-MoS 2 /MoP 纳米棒对 HER 展现出出色的电化学性能和高的稳定性。在 1 M KOH 中，其在 10 mA cm -2 电流密度下的过电势低至 92 mV 。这项工作不仅为构造多级异质结提供了一种有效的方法，而且为能源相关应用的纳米材料的电子结构和多级形貌全方位调节提供了多尺度策略。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202002482 04 多壳二硫化物用于高效光催化产氢 光吸收不足和载流子分离 / 转移效率低是阻碍发展高效光催化制氢的两个关键问题。在此， 西北工业大学李炫华课题组 基于热扩散理论，设计了具有 Zn 梯度分布的多壳 ZnS/CoS 2 二硫化物微球。通过调节加热速率和控制不同元素（符合多壳光催化剂）的扩散系数，可以来调节 Zn 的分布。由于独特的结构，从核到多壳微球的外部都会产生一个梯度能级，从而有效地促进激子分离和电子转移。另外，在多壳 ZnS/CoS 2 光催化剂中可以获得更强的光吸收和更大的比表面积。因此，具有 Zn 梯度分布的多壳 ZnS/CoS 2 微球展现出显着的氢气产生速率 8001 μmol g -1 h -1 ，这是具有均匀 Zn 分布的普通多壳 ZnS/CoS 2 颗粒的 3.5 倍，并且比无壳 ZnS 和 CoS 2 混合颗粒的高 11.3 倍。这项工作首次证明，控制半导体中不同元素的扩散速率是同时调节形貌和结构以设计高效光催化剂的有效途径。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202001575 05 塑形纳米颗粒以进行界面催化 中空球是自然界中迷人的物体。在这项工作中， 澳大利亚昆士兰大学 Chengzhong Yu （余承忠） /Hao Song 团队 报道了一种出乎意料的压缩 - 膨胀不对称增长（ DIAG ）策略，生成了具有定制凹面几何形状的中空纳米颗粒，以用于界面催化。从内部交联度低的氨基苯酚 - 甲醛（ APF ）纳米球体开始，用丙酮刻蚀后，可获得完全压缩的纳米碗。由于 APF 刻蚀和再聚合反应在单个颗粒内不对称地发生，因此观察到自发膨胀的过程，其类似于压缩的篮球——它会膨胀回到 “ 正常 ” 的球体，这在纳米尺度是较为罕见的。作者阐明了丙酮和 APF 之间的亲核加成反应，以解释 DIAG 过程的化学起源。有趣的是，压缩的 APF 中空球体能够将脂肪酶优先固定在凹域中，这有助于稳定 Pickering 乳剂液滴，以增强油 - 水界面的酶催化作用。该研究为中空纳米粒子的设计合成提供了新的认识，并为非对称体系结构的广泛应用铺平了道路。 原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202000393

个人分类: 热点研究|1270 次阅读|0 个评论

[转载]丁书江教授等人AEM：设计电纺三合一纤维膜助力高性能锂硫电池

ucalery 2019-9-3 17:00

锂硫电池作为一种高能量的存储系统，在可穿戴和便携式电子领域有着广阔的应用前景。然而，严重的穿梭效应、低硫导电率，特别是电极机械柔性差，限制了实际应用中硫的利用和负载。电纺纳米纤维膜由于其由无数连续纤维组成的天然三维网络结构，具有高孔隙率和优异的柔韧性，成为LSBs中潜在的重要组件，受到了广泛的关注。 其具有以下特点 ：i)聚合物电纺膜可以直接作为隔膜，提供更高的锂离子扩散通量和更高的电解质吸收率；ii)通过对聚合物电纺膜进行碳化，得到的柔性碳导电骨架进一步作为集流体或导电功能中间层，促进了Li-S电化学反应及通过其多孔结构捕获溶解的LiPSs；iii)当一些富含杂原子的聚合物作为电纺膜前驱体碳化时，可获得理想的“亲锂”和“亲硫”碳纳米纤维骨架，从而进一步提高电池性能；iv)由于膜的孔隙度较好，在实际应用中更容易达到较高的硫负载量。因此，基于高通量柔性电纺膜与一体化设计理念相结合的优点，可以构建高性能、高负载柔性LSBs。 　　近日， 西安交通大学丁书江教授团队采用电纺丝与膜技术相结合的简便有效的集成策略，制备了一种三合一柔性纤维膜。 其底层(离锂负极最远)由紧密堆积的硫(S)嵌入在众多导电碳纳米管中(碳纳米管)中组成；中间层是由Co和N 共掺杂分层纳米碳纤维(CoNCNFs)，由碳化电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维与生长的沸石酰亚胺骨架(ZIF-L)二次纳米结构形成，具有在集流体上高负载和功能导电中间层的双重作用。它的顶层(最接近Li正极)是一种电纺聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜，用作高通量聚合物隔膜。它的初始容量为1501 mA h g −1 ，经过400次循环后的放电容量为933 mA h g −1 ，每个周期容量衰减较慢(0.069%)。这种集成的柔性S-CNTs/CoNCNFs/PVDF纤维膜得益于各种功能纳米材料的协同作用，即使在高硫负载下，也能在扣式和柔性袋型LSBs中展现出较高的可逆容量和长周期的循环能力。相关研究成果以“ Flexible and High-Loading Lithium–Sulfur Batteries Enabled by Integrated Three-In-One Fibrous Membranes ”为题目发表于期刊《 Adv. Energy Mater .》上。西安交通大学大学 丁书江教授 、 延卫教授 和英国 剑桥大学Xi Kai 为共同通讯作者。 　　图1 工作原理及柔性测试。 　　图2 制备工艺流程及形貌结构表征。 　　图3 后期分析、功能机制与Li-S电池性能表征。 　　 总结与展望 　　本研究介绍了一种采用静电纺丝和膜技术制备的三合一柔性纤维膜。这种集成膜不仅具有良好的柔韧性，而且发挥协同作用，提高电池性能。当应用于LSBs时，CNTs/电纺碳网络提高了硫的导电性，降低了极化率。CoNCNFs层对LiPSs表面/化学亲和力高，增强了PVDF与LiS之间的相互作用，确保了对穿梭效应的高效抑制。一维网络骨架为锂离子扩散提供了进一步的高通量路径，加速了硫转化动力学。因此，使用三合一纤维膜组装的电池具有较高的可逆容量、长周期的循环性能和优异的倍率性能。因此，我们认为这种制备集成柔性纤维膜的多用途、有效的策略，对未来发展LSBs、金属空气和流动电池等高能可穿戴便携式存储系统具有重要的现实意义。 　　论文链接： https://doi.org/10.1002/aenm.201902001 　　 丁书江 ，1978年生于黑龙江省哈尔滨市，理学院教授。教育部“新世纪优秀人才”，陕西省“青年科技新星”。研究工作涉及电化学储能材料与器件、电活性聚合物等，包括聚合物电解质、固态电池、水系电池、锂硫电池、锂/钠离子电池、超级电容器、电催化等。以第一作者或者通讯作者身份在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Nano Energy, Energy Storage Mater., Chem. Mater., Chem. Commun., J. Mater. Chem A, Nanoscale等期刊上发表论文百余篇，其中14篇论文入选“基本科学指标数据（ESI）”高被引论文，1篇论文入选ESI Hot Paper。并担任多个著名国际学术期刊的审稿人。在研项目包括国家自然科学基金面上和青年项目，博士点基金、陕西省基金等。 　　近年来，丁书江教授课题组在电功能聚合物以及纳米能源材料的研究方向开展了比较系统的工作，并且取得了一系列具有影响力的进展。相关成果相继发表在： 　　Nature Communications, 2018, doi: 10.1038/s41467-018-05165-w Journal of Membrane Science, 2018, 563, 277-283 Energy Storage Materials, doi: 10.1016/j.ensm.2018.05.019. Journal of Materials Chemistry A, 2018, DOI: 10.1039/C8TA03799J. Journal of Materials Chemistry A, 2017, 5, 8062. Journal of Materials Chemistry A, 2017, 5, 17963. ACS applied materials interfaces, 2017, 5, 4597. Electrochimica Acta, 2017, 230, 181. Nano Energy, 2016, 27, 457. ACS Applied Materials Interfaces, 2016, 7 (43), 23885. Journal of Power Sources, 2016, 303, 22. Nano Energy, 2015, 16, 152. Nano Energy, 2015, 12, 538. Energy Environmental Science, 2015, 8, 1707. Angewandte Chemie International Edition, 2014, 53, 12803. Nanoscale, 2014, 6, 5746. Advanced Energy Materials, 2014, 4, 1400902 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-914.html 文章来源： 易丝帮

736 次阅读|0 个评论

[转载]Angew: 静电纺丝构建含超细Sb纳米晶的碳纤维改善钾离子电池性能

ucalery 2019-8-27 17:27

在各种电池中，钾离子电池PIB具有能量密度高、钾资源丰富、成本低廉等优点，受到了人们的广泛关注。基于锑（Sb）的纳米复合材料因为具有大的理论容量和合适的工作电压有望成为PIB的负极材料。然而，钾离子具有扩散慢的特性，以及不稳定的Sb/电解质界面和巨大的体积变化构成了严重影响了电池的电化学性能，阻碍了基于Sb的负极在钾离子电池（PIB）的实际应用。 　　研究者通过缩小Sb粒子的尺寸并将其与碳网络集成，以改善电化学性能。然而，尽管这些策略在适应体积变化和增强离子和电子传输方面是有效的，但要保证长周期寿命和高倍率性能仍然是一个挑战。这主要是由于纳米结构的Sb不可避免地倾向于断裂和聚集，减少充放电过程中的电子传输路径。另一方面，利用分层多孔结构可以显著加快活性材料的电子和离子转移，从而提高二次电池的循环稳定性和速率特性。 　　近日， 南京师范大学周小四 团队报道了一种简单可行的策略，介绍了以乙酸锑(Sb(Ac)3)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯乙烯(PS)为原料，通过静电纺丝法制备含Sb 3+ 的 u-Sb@CNFs 的合成路线，将超细Sb纳米晶体原位封装在由纳米通道阵列组成的碳纳米纤维中（ u-Sb@CNF ），解决了上述问题，实现了高性能的PIB。超小型Sb纳米晶体和中空纳米通道可实现快速的K + 运输和应力缓解。有趣的是，由聚集的 u-Sb@CNF 组成的独立而有弹性自支撑材料可直接用作负极，因此不需要导电添加剂和粘合剂。该材料展示出优异的电化学性能，在1A g -1 下2000次循环后保留225 mAh g -1 的可逆容量。因此，该研究的方法代表了一种将多功能纳米复合材料作为电极的通用方法，用于包括钾离子电池和钠离子电池在内的广泛的先进储能应用。相关研究成果以“ Enabling Superior Electrochemical Properties for Highly Efficient Potassium Storage via Impregnating Ultrafine Sb Nanocrystals within Nanochannel-Containing Carbon Nanofibers ”为题目发表于期刊 Angewandte Chemie International Edition 上。 图1 （a） u-Sb@CNF 合成的流程图，(b) XRD图，(c) N2吸附等温线，(d,e) u-Sb@CNF的高分辨率N 1s和C 1s XPS光谱。 图2 (a,b) FESEM图像，(c)横断面FESEM图像，(d,e) TEM图像，(f) HRTEM图像，(g-k) u-Sb@CNFs对应的元素映射。 图3 (a,b) u-Sb@CNFs 电极和 (b) Sb@s-CNFs 电极前三次循环的CV曲线。(c) u-Sb@CNFs和 Sb@s-CNFs 在电流密度0.2 A g −1 时的循环性能。(d) u-Sb@CNFs和Sb@s-CNFs的倍率特性。(e) u-Sb@CNFs、Sb@s-CNFs和MCNFs在1 A g −1 时的超长循环性能。 论文链接： https://doi.org/10.1002/anie.201908918 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-909.html 文章来源： 易丝帮

560 次阅读|0 个评论

[转载]静电纺丝结合3D打印技术构建高性能水性锌离子电池

ucalery 2019-5-6 15:23

随着电子设备的不断缩小，它们的形状更多地受到电池形状的影响，因为电池没有像微处理器，传感器和电路板那样在短短几年内大幅缩小体积。如果电子产品要像许多人预测的那样进入衣服和其他可穿戴设备，电池必须更好地符合可穿戴设备的形状以避免笨重。因此，无线电子设备需要具有可以快速设计和定制形状，以实现形状一致集成的小型可充电电池。 韩国高等科学技术研究院（KAIST）材料科学系的Il-Doo Kim教授研究小组结合静电纺丝，激光微机械加工和3D打印技术，创建定制几何形状的高功率水性锌离子电池（ZIB），电池是由聚苯胺（PANI）涂层碳纤维（PANI/CF）正极，激光微机械锌（Zn）负极和多孔隔膜构成，3D打印几何形状包装，包括矩形，圆柱形，H形和环形。利用立体光刻（SLA）来创建自定义，使用激光微机械加工来生产电池组件的必要形状，用于填充SLA印刷包装。PANI/CF正极具有高表面积和导电性，产生高倍率（~600C）性能。由于Zn-PANI电池对氧气和水分的出色稳定性，它们在电解质水溶液中表现出优异的循环稳定性。研究人员展示了具有可调电压和容量的可充电电池组，其使用堆叠电极，通过将环形电池组与电子元件共形地集成来展示可穿戴光电传感器，以突出该方法所提供的设计灵活性。 该团队3D打印出环形以及H形和U形电池，它们具有非常快的充电速率，仅需两分钟即可达到50％的容量。 该环已被韩国化学技术研究所（KRICT）的Youngmin Choi博士证明可用作可穿戴光传感器。 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-793.html 文章来源： 易丝帮

666 次阅读|0 个评论

静电纺丝制备SnSb纳米颗粒/富氮多孔碳纳米线复合材料提高钠离子电池的循环寿命

ucalery 2019-1-3 16:06

合金类钠离子电池负极材料，因其在充放电过程中伴随着多电子反应，往往具有较高的理论容量。而SnSb作为一种双金属合金材料，不仅具备高理论容量（~752 mAh/g），而且具有得天独厚的电位优势。由于Sb和Sn与Na + 的合金化反应电位不同，可以有效抑制充放电过程中材料内部产生的应力对材料结构的破坏，从而维持材料结构的稳定性。此外，与金属硫化物、金属氧化物相比，单纯的合金化机制不会产生导电性差的产物，如Na 2 S和Na 2 O等，实现了原子的经济化利用。但是，Sn盐和Sb盐极易发生水解，普通的制备方法很难控制水解速度，导致颗粒团聚、变大等问题，从而严重的阻碍了Na + 的传输和扩散，不利于发挥SnSb合金的优势。此外，合金类电极材料面临的另一个致命弱点则是充放电过程中材料的粉化和再团聚问题，这将使活性材料的结构完整性遭到严重破坏，从而失去电化学活性，容量迅速衰减。因而，纯相的SnSb双金属合金并不能满足循环寿命的需求。 最近， 南开大学材料科学与工程学院周震教授课题组通过静电纺丝的方法将尺寸为20nm以内的SnSb纳米颗粒嵌入到直径为~200-300nm的一维氮掺杂多孔碳纳米线中（SnSb/N-PCNWs），直接避免了Sn盐和Sb盐的水解问题 ，同时，巧妙地利用尿素来增加碳纳米线的氮功能基团的含量（从9.84%增加到11.89%）， 改善复合材料的电子结构，通过高比例赝电容的能量存储形式提升材料的倍率性能。 当其作为钠离子电池负极材料时，在2A/g的大电流密度下，可以稳定循环10000圈且无明显的容量衰减。作者从动力学过程、相转变、合金/去合金化反应的可逆程度及结构的稳定性多方面详细分析了SnSb/N-PCNWs复合材料具备超稳定循环性能及优异的倍率性能的原因。相关工作发表在国际知名期刊 Energy Storage Materials 上，谷海辰和杨乐萍为共同第一作者。 样品制备过程： 负极材料SnSb/N-PCNWs是通过静电纺丝的方法合成的。具体如下：将0.65g聚丙烯腈（PAN，MW=150,000）与0.15g尿素一起加入10mL二甲基甲酰胺（DMF）中并充分搅拌12h形成均一的溶液A。然后称取0.23g SbCl 3 和0.19g SnCl 2 一并加入溶液A中，继续搅拌12h，记作溶液B。用10mL的塑料针管吸入溶液B，选择20号钝形针头，推进速率设置为5μL/min。针头与高电压镊子相连，接收转筒外包裹铝箔。针头与转筒间的电压设置为15kV，距离为15cm。启动纺丝设备，即可获得白色的线状产物。纺丝完毕后，将转筒上的薄膜在50℃的烘箱中烘干6h，使其表面的少量的有机溶剂挥发。将烘干后的薄膜在马弗炉内280℃空气的条件下稳定3h，升温速率设定为2.5℃/min。然后在700℃氩氢混合气体（Ar (95 vol. %)/H2 (5 vol. %)）的保护下再煅烧3h，升温速率设定为5℃/min。最后获得目标产物SnSb/N-PCNWs。扣式电池组装之前将煅烧样品研磨至粉末。 　　为了分析比较，作者制备了对比样SnSb/CNWs、N-PCNWs以及体相SnSb（Bulk-SnSb），其中SnSb/CNWs在纺丝液中不放入尿素；N-PCNWs仅仅为氮掺杂碳纳米线，而没有SnSb纳米颗粒。Bulk-SnSb的合成如下：首先将0.23g SbCl3与0.19g SnCl2溶解于10 mL的DMF液体中并搅拌12h。然后将溶液在油浴中蒸干，获得的粉末在50℃的烘箱中干燥6 h然后在700℃下氩氢保护气体（Ar (95 vol. %)/H2 (5 vol. %)）的环境下煅烧3 h，升温速率设定为5℃/min。最终获得Bulk-SnSb产物。获得的样品进行充分研磨。 全文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829718311279?via%3Dihub 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-616.html 文章来源： 易丝帮

1513 次阅读|0 个评论

这些研究方向真的没有任何关联或相通吗？

pinjianlu 2018-11-8 12:55

这些研究方向真的没有任何关联和相通的地方吗？从论文来看，至少有相似之处： 1、电池： 2、用于瓦斯检测的化学传感器： 3、用于自发白光LED的发光材料：

个人分类: 科研随笔|2039 次阅读|0 个评论

低温制备高性能柔性无机CsPbI2Br钙钛矿太阳电池

WileyChina 2018-10-29 13:55

作者：姜红 刘治科 刘生忠 Low Temperature Fabrication for High Performance FlexibleCsPbI2Br Perovskite Solar Cells Shengzhong (Frank) Liu, Key Laboratory of Applied Surface and Colloid ChemistryMinistry of Education, Shaanxi Key Laboratory for Advanced Energy Devices, Shaanxi Engineering Lab for Advanced EnergyTechnology, School of Materials Science and Engineering, ShaanxiNormal University, Xi’an, Dalian National Laboratory for CleanEnergy, iChEM, Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences, Dalian Zhike Liu, Key Laboratory of Applied Surface and Colloid ChemistryMinistry of Education, Shaanxi Key Laboratory for Advanced Energy Devices, Shaanxi Engineering Lab for Advanced EnergyTechnology, School of Materials Science and Engineering, ShaanxiNormal University 较传统的有机无机杂化钙钛矿，以CsPbX3为基的无机钙钛矿材料，例如CsPbI2Br，由于其优异的光照和热稳定性，近年来受到了人们的广泛关注。然而，高质量的CsPbI2Br钙钛矿薄膜通常需要在较高的温度(250 ℃)下获得，高温条件限制了柔性无机钙钛矿器件的发展。因此，研究一种可以在低温条件下获得高质量CsPbI2Br钙钛矿薄膜的方法对于制备高效柔性无机钙钛矿器件至关重要。 日前，陕西师范大学的刘治科教授、刘生忠教授报道了低温制备高性能柔性无机CsPbI2Br钙钛矿太阳电池的最新成果，文章发表在Wiley期刊 Advanced Science。采用PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)络合物代替PbI2和PbBr2作为前驱体，低温制备了高效无机CsPbI2Br钙钛矿太阳电池。 图1. 通过传统过程和DMSO处理两种途径合成无机钙钛矿的反应坐标图。Ea，Ea1，Ea2是反应需要克服的能量势垒。 采用纯CsI, PbI2和PbBr2制备无机CsPbI2Br钙钛矿材料需要克服一个较高的能量势垒(Ea)，因此需要较高的制备温度。而采用易斯碱基的前驱体可以将无机钙钛矿材料的制备过程分为两个阶段：PbI2(路易斯碱)X的形成和钙钛矿的形成。这样就可以通过克服两个较低的能量势垒合成CsPbI2Br钙钛矿，从而降低了无机钙钛矿材料的制备温度。同时，通过引入路易斯碱络合物PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)，也可以延缓CsPbI2Br钙钛矿薄膜的结晶过程，从而在低温条件下制备出高质量的CsPbI2Br钙钛矿薄膜和高效率的CsPbI2Br硬质和柔性电池。 图2. 基于DMSO络合物制备的无机钙钛矿薄膜的XRD图谱及太阳电池结构和性能图。 通过XRD测试发现PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)前驱体可以降低CsPbI2Br钙钛矿的制备温度，提高钙钛矿薄膜的结晶质量。最终在低温（120oC）下，获得效率为13.54%的硬质CsPbI2Br钙钛矿太阳电池。 图3. 柔性基底钙钛矿薄膜表征 通过SEM表征发现PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)前驱体可以提高CsPbI2Br钙钛矿薄膜在柔性衬底上的致密度，降低其粗糙度，该结果有助于提高CsPbI2Br钙钛矿薄膜的空气稳定性。 图4.柔性基底CsPbI2Br太阳电池性能 由于引入PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)前驱体降低了钙钛矿薄膜的制备温度，研究人员在低温下（130oC）制备了高效柔性CsPbI2Br钙钛矿太阳电池，器件效率达到11.73%，为目前报道的柔性无机钙钛矿电池的最高效率。稳定输出效率也可稳定在11.70。 图5.柔性基底CsPbI2Br电池稳定性 通过无机钙钛矿薄膜稳定性测试，研究人员发现基于PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)前驱体低温制备的无机CsPbI2Br钙钛矿薄膜比传统方法制备的薄膜表现出较好的湿度稳定性。同时，将传统器件和基于DMSO络合物的器件放在空气中老化，经过5个小时，传统电池效率衰减超过40%；而经过700个小时，基于DMSO络合物的器件仍能保持其初始效率的70%。结果表明使用PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)前驱体可以显著提高CsPbI2Br钙钛矿电池的稳定性。 总之，作者通过使用PbI2(DMSO)和PbBr2(DMSO)前驱体降低了无机钙钛矿薄膜的制备温度和合成速率，获得了高质量的CsPbI2Br 薄膜和高效无机CsPbI2Br钙钛矿电池。该方法对于制备其它体系的无机钙钛矿（CsPbI3、CsPbBr3）电池具有很好的借鉴作用。 通讯作者/课题组介绍 陕西师范大学刘生忠教授和刘治科教授领导的团队最近在钙钛矿器件方面取得了系列国际领先的研究成果，包括：2018年将前驱体工程应用于全无机CsPbI2Br钙钛矿太阳电池，获得了效率高达14.78%的无机钙钛矿电池 (Adv. Funct. Mater. 2018, 1803269); 2018年低温溶液法制备了二维TiS2材料，并将其作为电子传输层应用于平面钙钛矿太阳电池(J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 9132-9138); 在平面型钙钛矿电池和柔性钙钛矿电池方面，先后几次报道了领域最高效率 (Nat. Commun. 2018, 9, 3239; Adv. Mater. 2016, 28, 5206-5213; Energy Environ. Sci. 2015, 8, 3208-3214)。最近，该课题组发展了优质的Nb2O5电子传输层的低温沉积工艺，制备的柔性钙钛矿电池效率达到18.40% (Adv. Mater. 2018, 30, 1801418)。这些成果均达到了同类研究的国际先进水平。 \0 \0 姜红 刘治科 \0 \0 刘生忠 期刊介绍 Advanced Science is an interdisciplinary premium open access journal covering fundamental and applied research in materials science, physics and chemistry, medical and life sciences, as well as engineering. In 2018, the Impact Factor has increased by almost 40% to a value of 12.441 (2018 Journal Citation Reports). Advanced Science publishes cutting-edge research, selected through a strict and fair reviewing process and presented using highest quality production standards to create a premium open access journal. Top science enjoying maximum accessibility is the aim of this vibrant and innovative research publication platform. 点击访问期刊主页，浏览更多相关信息： https://onlinelibrary.wiley.com/journal/21983844 点击阅读文章： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201801117

3003 次阅读|0 个评论

浙江理工胡毅：可折叠GeOx/ZnO/C复合纳米纤维作为高容量柔性锂离子电池负极材料

ucalery 2018-10-25 14:50

可穿戴设备、可弯曲显示器、智能电子等高科技产品市场的蓬勃发展，引发了越来越多 柔性储能设备 的研究。可充电锂离子电池作为最重要的储能系统之一，是当前柔性储能设备研制的热点。碳布、碳素纸、Ni泡沫等常用作为活性材料沉积的基底，以获得稳定、柔性的复合材料，但活性材料载荷低，基体厚度大(毫米级)，不适合用于高性能LIBs。另外，CNTs或石墨烯也可作为活性材料负载的基底，用于制备微米厚复合薄膜。然而，这些无粘结薄膜的柔性对重量负载非常敏感。因此，基于 聚丙烯腈 (PAN)的碳纳米纤维(CNFs)膜具有三维纤维网络结构，由于其比表面积大、孔隙率高、导电性高、制备工艺高度成熟等优点，作为一种有前途的自支撑电极结构基底受到了广泛的关注。高容量锗基阳极材料的某些优点使它们非常适合用于高性能柔性锂离子电池，但锂化/脱锂引起的体积变化和这些材料的不良柔柔性限制了它们的应用范围。 　　近日， 浙江理工大学胡毅 团队采用 静电纺丝和碳化制备高度可折叠的GeOx/ZnO/C（FGCZ）纳米纤维复合材料 ，其特征在于GeOx和ZnO均匀地分散在介孔碳纳米纤维中。作者在碳纳米纤维中使用碳纳米管来改善导电性。上述结构不仅有效地抑制了GeOx的体积膨胀，而且有利于电子和离子的传输，因此制备的FGCZ作为半电池的自支撑负极具有良好的循环性能。电流密度为1A g -1 时，在500次循环后放电容量约为464 mA h g -1 。更重要的是，FGCZ膜显示出优异的可折叠性。因此，该工作为构建用于高容量柔性装置的可折叠材料提出了新策略。 图1 FGCZ纳米纤维的结构及锂存储机理。 图2 FGCZ纳米纤维(a)SEM；(b) TEM；(c)HRTEM图像； (d) Gc的SEM和(e)TEM；(f) FCZ的SEM；(g)复合纳米纤维的XRD谱图；(h)FGCZ的元素分析。 图3 (a)FGCZ的XPS总谱图；(b) Ge 3d； (c) N 1s 谱图；(d)FGCZ和GC的拉曼光谱；(e) FGCZ和GC的N2吸附-解吸等温线；(f)FGCZ的孔隙宽度分布。 图4（a）逐步折叠的FGCZ的数码照片; ( b）用于测试样品的形状；（c）弹性实验；FGCZ折叠到最大可能曲率（d）低倍率和（e）高倍率的SEM图像; （f）GC，FGCZ，CNT/CNFs和CNFs的应力-应变曲线; （g）不同添加剂的PAN纳米纤维的DSC曲线； （h）具有不同Zn(Ac)2含量的PAN纳米纤维和（i）具有不同Zn(Ac)2含量的GeO2/Zn(Ac)2/PAN纳米纤维的DSC曲线。 图5.（a）200mAg -1 的电流密度下FGCZ的充放电曲线; （b）相应的微分容量图; （c）放电容量和相应库仑效率; （d）GCZ和FGCZ在0.1-4A g -1 的电流密度下的倍率性能; （e）电流密度为1Ag -1 时FGCZ的长周期循环性能。 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-489.html \0 文章来源： 易丝帮 \0

1127 次阅读|0 个评论

钴基分层碳纳米管/碳片催化电极用于柔性固态锌空气电池

ucalery 2018-10-22 16:26

可充电的锌空气电池具有高理论能量密度（1086 Wh/kg）和高安全性，有望成为下一代的储能设备，以满足可穿戴电子设备和植入式医疗设备等不断增长的需求。由于空气正极处的氧还原反应（ORR）和氧析出反应(OER)缓慢的动力学，因此，其在实际应用中受到了极大的限制。研究表明贵金属基电极催化剂在OER和ORR方面表现出良好的活性，但因其稀缺、高成本、弱稳定性等劣势限制了它们在锌空气电池空的大规模应用。因此，开发高活性和稳定的非贵金属电极催化剂来同时提高ORR和OER是非常重要的。 　　在这项工作中， 研究者提出了一种新颖的自支撑和柔性的金属有机物框架（MOFs）/电纺纳米纤维（ENFs）3D结构作为基底构建金属基 碳纳米管 ，用于ORR/OER 催化剂 和锌空气电池 。MOF，尤其是沸石咪唑酯骨架（ZIF）含有的过渡金属可以原位催化碳化过程中MNCNT的生长，而且可控的多孔结构可以提供有效电化学反应的传递通道。此外，由于大的表面积和高的纤维间孔隙率，ENFs薄膜被认为是制备具有优异电化学性能柔性碳电极的理想前驱体。在此，首先通过静电纺丝制备PAN纳米纤维，然后通过严格控制浸渍时间，将片状Co基ZIF均匀分布在ENF上(MOF/ENFs)，经过三聚氰胺辅助碳化后，构建一种独特的氮掺杂钴嵌入碳纳米管/多孔碳阵列（CoNCNTF/CNFs）薄膜。这种柔性电极显着ORR/OER双功能催化活性与0.76 V可逆氧过电位，远超过商业贵金属基空气电极。 CoNCNTF/CNF用于柔性锌空气电池表现出低的过电势，高功率密度为63 mWh cm -3 ，高容量476.8 mAh g -1 ，以及优异的循环稳定性和良好的可弯曲性。 图1 CoNCNTF/CNF薄膜的制备过程示意图。 图2 (a-f) 在不同反应时间获得的MOF/ENFs的FESEM。(g) 相应的纤维平均直径和宽度尺寸变化趋势。(h) 相应的XRD图。 图3 (a-c) CoNCNTF/CNF的FESEM图像。(d-f) 纳米片修饰的CNT和碳纳米管的TEM图像。 插图(e) ：相应CNT的高分辨率TEM图。(g-j) C，Co和N的相应元素分布图。比例尺：(a) 10μm，(b，c) 1μm，(d) 200nm，(e) 10nm，插图：2nm (f) 5nm，(g) 400nm。 图4 (a) CoNCNTF/CNF和CoNCF/CNF的N 2 吸附-解吸等温线。插图：相应的孔径分布。(b，c，e，f) CoNCNTF/CNF N 1s，C1s，Co 2p和O 1s光谱图。(d) CoNCNTF/CNF和CoNCF/CNF的N的含量和Co-N含量。 图5 (a) Pt/C的CV曲线和在N 2 和O 2 饱和的0.1M KOH溶液制备样品的CV曲线。(b) Pt/C和0.1M KOH溶液中制备的样品用于的ORR的LSV曲线。(c) 所得样品和Pt/C电子转移和过氧化物的产率(％)；(d) 相应的极化图。(e) 在1600rpm，0.1M KOH溶液中用于的OER的LSV曲线。(F) 相应的OER 极化图。(g) 0.1M KOH溶液，1600rpm条件下，不同催化剂的双功能活性。 图6 (a) 全固态柔性ZAB的示意图。插图显示全固态ZAB的柔性。(b) 19个黄色LED通过四个全固态柔性ZAB串联供电的照片。(c-f) 照片显示自制全固态柔性ZAB在不同弯曲条件下工作。(G) 用CoNCNTF/CNF薄膜和碳布上的Pt/C作为柔性空气电极的柔性全固态ZAB的恒电流放电-充电循环曲线。(h) 开路图。插图显示弯曲180°后开路电压约为1.302 V电池的照片。(i) 基于CoNCNTF/CNF薄膜的ZAB应用每30分钟弯曲应变的恒流放电-充电循环曲线。(j) 不同的弯曲时间下不同电流密度的放电曲线。(k) 基于CoNCNTF/CNF固态锌空气电池的电压-容量曲线。(i) 基于CoNCNTF/CNF的固态锌空气电池的放电极化曲线和功率-电流密度曲线。(m) 最近报道的柔性锌空气电池的体积功率密度和容量的对比图。 　　自支撑CoNCNTF/CNF优异的电池性能可归功于以下几点，(i) CoNCNTF / CNF的双功能催化活性可以提高ORR/OER; (ii) 无粘结剂电极结构进一步促进了制备催化剂的性能; (iii) 分层多孔结构允许制备的空气电极中的反应物和电解质快速传传递和(iv) 碳纳米管良好的导电性和相互连接的碳纤维为电子转移提供“高速通道”以及良好的柔性结构。总之，具有分层多孔结构、丰富的反应位点和无粘合剂的柔性结构的CoNCNTF/CNF薄膜是用于ORR/OER最有效的碳基双功能电催化剂之一，可用于许多能量转换和存储系统，如柔性金属空气电池，燃料电池和可穿戴电子产品。 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-481.html \0 文章来源： 易丝帮 \0

1022 次阅读|0 个评论

厦门大学Nano Energy：相互连接的核壳碳纳米球构建纤维网用于高性能锂硫电池

ucalery 2018-10-12 16:05

具有高理论能量密度、低成本和环境友好等优点， 锂硫（Li-S）电池 成为下一代储能装置有望的候选者。然而，高硫负载条件下容量快速衰减限制了Li-S电池实际应用。因此，如何构建高容量和循环性能稳定的具有高硫负载正极是Li-S电池的重要发展方向。设计具有特殊结构的电极材料十分必要。核壳结构能够充分利用其核心和外壳各自的优点广泛应用于许多研究领域，例如能量转换和储存，催化和药物控释。更重要的是，空心壳可以为内芯提供保护空间，作为电极材料时，可以缓冲充放电过程中的体积膨胀。设计核壳结构是提高高硫负载Li-S电池性能的有效途径，但是目前核壳结构很少应用于自支撑碳/硫正极材料。 　　近日， 厦门大学 方晓亮 副教授课题组在国际著名期刊 Nano Energy 上发表了题目为“ Fiber network composed of interconnected yolk-shell carbon nanospheres for high-performance lithium-sulfur batteries ”的论文。该研究开发了一种简便的静电纺丝方法，用于合成互连的核壳结构碳纳米球组装纤维网，以构建自支撑硫正极材料。受益于高表面积、氮原子掺杂以及核与壳之间的协同作用，核-壳碳纤维有望成为高硫负载Li-S电池的硫主体材料。含有70wt％和4 mg cm -2 的硫，核-壳碳纤维网衍生的自支撑正极在1C电流密度下循环500次后表现出82.8％的高容量保持率。因此，这项工作为开发高性能Li-S电池的提供了新策略。 图1 静电纺丝制造核-壳碳纤维网的示意图。 图2. (a，b) BCN@HCS薄膜的光学照片。(c) BCN@HCS薄膜截面SEM图像。(d~g) BCN@HCS纤维的SEM图像。(h，i) BCN@HCS纤维TEM图像。HCS纤维的 (j) SEM图像和 (k) TEM图像。BCN颗粒的 (L) SEM图像和 (m) TEM图像。 图3. (a) N2吸附等温线和 (b) BCN@HCS，HCS和BCN的孔径分布，BCN@HCS的 (c) XPS光谱和 (d) N 1s XPS光谱。 图4. 具有70wt％硫的BCN@HCS/S复合物的表征：(a，b) SEM图像，(c) EDX光谱，(d) TGA曲线，(e，f) TEM图像，(g) STEM图像和相应的元素分布。 图5. (a~d) 0.2 C时的放电/充电曲线：(a) BCN@HCS/S-70正极，(b) BCN/S-64正极，(c) HCS/S-70正极，和(d) BCN+HCS/S-66正极。(e) 在0.2C下的四个正极的循环性能。(f) 四个正极阻抗图。(g~j) 100次循环后Li负极的SEM图像：(g)BCN@HCS/S-70电池，(h) BCN/S-64电池，(i) BCN+HCS/S-66电池和(j) HCS/S-70电池。 图6. (a) 不同密度下BCN@HCS/S-70正极的充电/放电曲线。(b) BCN@HCS/S-70正极的倍率性能。(c) BCN@HCS/S正极在1C下的长周期循环性能。(d) BCN@HCS/S-70正极在1C下的充电/放电曲线。(e) BCN@HCS/S-70在8、12和16 mg cm -2 硫负载量1C下的循环性能。(f) 在0.1C电池密度16mg cm-2硫负载量下，BCN@HCS/S-70正极的充电/放电曲线。 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-463.html \0 文章来源： 易丝帮 \0

1070 次阅读|0 个评论

能量存储系统的开发和利用

nyh20028319 2018-9-18 14:17

个人分类: 商业计划|523 次阅读|2 个评论

北京化工大学周继升教授：电纺交联碳纳米纤维用于钠离子电池负极

ucalery 2018-8-23 16:19

近些年来，随着可穿戴电子设备等柔性电子器件的兴起，对于高功率和高能量密度的柔性储能设备的发展起到了促进的作用。同时柔性钠离子电池也同时搜到了人们的关注。由此，设计具有柔性的高性能硬碳负极材料，对于柔性钠离子电池的发展十分有研究意义。利用静电纺丝技术可以简单、快速制备柔性纳米纤维薄膜，其在储能领域展现了极大的应用前景。在静电纺丝得到的柔性碳纳米纤维薄膜之中，纤维之间的连接方式往往是一种简单的物理接触。在充放电过程中，这种物理接触方式会造成高的接触电阻和降低电子转移速率，从而会限制碳纳米纤维薄膜的循环稳定性和倍率性能。 　　 北京化工大学 周继升教授 课题组在国际著名期刊 J. Mater. Chem. A 上发表题目为“ Electrospun cross-linked carbon nanofiber films as free-standing and binder-free anodes with superior rate performance and long-term cycling stability for sodium ion storage” 的文章。 论文第一作者为硕士生郭旭 。研究人员选用 硝酸铜（Cu(NO 3 ) 2 ）作为交联剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为纺丝前驱体。通过静电纺丝和随后的碳化处理，一步得到了具有交联结构的柔性 碳纳米纤维薄膜 。这是首次利用硝酸铜作为纤维之间的交联剂，同时也是首次为钠离子电池开发具有交联结构的碳纳米纤维薄膜作为负极材料，并且这种薄膜展现出良好的倍率性能和稳定的循环性能。这种碳纳米纤维薄膜作为一种不添加粘结剂和导电剂的电极材料，在柔性储能设备之中展现了巨大的应用潜力。 图1 碳纳米纤维制备过程图。 图2 碳纳米纤维的SEM图片。 图3 碳纳米纤维的TEM和HRTEM图片。 　　在SEM电镜图中，可以清楚看到纤维之间出现了很多“Y型”交联结构（红色圆圈），这些交联点并不是有纤维之间的搭接形成的，而是一个整体结构，说明确实形成了交联结构。而在TEM图片中，也可以证实这一观点。 图4 PVP-NFs和Cu-PVP-NFs-0.5的FT-IR谱图以及XPS N1s (b)和O1s (c) 谱图。 　　研究者通过借助FT-IR以及XPS进行表征，发现PVP溶液中含有Cu(NO3)2的O1s峰发生了偏移，证明PVP中的C=O与Cu(NO3)2发生了络合反应。在纺丝前驱液中，一个Cu(NO3)2分子可以同时和很多PVP分子链发生络合反应。在静电纺丝的过程中，Cu络合PVP分子链的地方结合力很强。受到电场力的作用，络合点也不会形变分开，因此形成了交联结构。 图5碳纳米纤维的电化学性能。 　　研究者们将具有交联结构的碳纳米纤维经过裁剪后，直接组装成钠离子，进行电化学测试。相比于不具有交联结构碳纳米纤维薄膜，具有交联结构的碳纳米纤维薄膜在每一个电流密度下都展示出更优越的比容量。此外，具有交联结构的碳纳米纤维薄膜在大电流密度下循环500次也能够保持良好的稳定性。交流阻抗测试特表明纤维之间的交联结构显著改进了电子传输能力，增强了电极材料的导电性。 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-368.html \0 文章来源： 易丝帮 \0

911 次阅读|0 个评论

专利：N掺杂多孔碳纳米纤维@二氧化锡锂离子电池负极材料

ucalery 2018-8-23 16:15

易丝帮讯 最近， 合肥工业大学张传玲 等人涉及发明了一种 N掺杂多孔碳纳米纤维 @二氧化锡锂离子 电池负极材料 及其制备方法 ，专利号为201810125949 .2。首先 通过静电纺丝法制备出含ZIF-8的纳米纤维 ，再在惰性气体保护下经过 高温煅烧，制得多孔碳纳米纤维CNF ；然后通过 水热法在多孔碳纳米纤维CNF的外表面包覆一层SnO2纳米颗粒，获得CNF@SnO2纳米复合材料 ；最后再在复合材料外面 包一层聚吡咯PPy，并对其高温煅烧，即获得用于作为锂离子电池负极材料的N掺杂CNF@SnO2纳米复合材料 。该发明为可充放电的锂离子电池负极材料，有效解决了金属SnO2纳米颗粒在电池充放电过程中的稳定性差和导电性能差的问题，改善了电池的循环性能和倍率性能；且该发明的制备方法简单，有望实现大规模生产，因此具有很好的应用前景。 　　据悉，随着全球经济的增长，能源问题已成为全球性关注的焦点问题。因此，为了解决能源危机和缓解环境污染的压力，寻求可持续的、清洁高效的新能源体系迫在眉睫。由于锂离子电池(LIB)具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优越性能，因此已被广泛用于便携式电子设备。然而，石墨具有相对低的比容量，并且在高电流速率下循环时，由于极化而面临Li电镀的问题。许多金属和金属氧化物由于其理论容量高、天然丰度高、成本低而被广泛研究作为潜在的高性能电极。例如，SnO2的理论容量高达782mA h g-1，远远高于传统石墨负极(≈370mA h g-1)。因此一般以Sn基材料(如SnO2和Sn)为代表的锂合金负极材料，已被广泛研究。然而，在充放电过程中，这些Sn基阳极经历剧烈的粉碎，具有巨大的体积膨胀和连续形成的固体电解质界面(SEI)层。因此，这些合金阳极通常具有非常有限的循环能力。若要为用于LIB阳极的Sn基材料的商业应用铺平道路，应该仔细处理这些问题以实现改善的循环性能。 　　因此，改善这些SnO2材料的循环性能及其过程中体积膨胀问题，对于其作为锂离子电池负极材料具有很大的指导意义。该发明为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种N掺杂多孔碳纳米纤维@二氧化锡锂离子电池负极材料及其制备方法，旨在解决二氧化锡的稳定性和在电池充放电过程中的体积膨胀问题，改善了电池的循环性能和倍率性能、提高电池稳定性。 　图1 ZIF-8/聚丙烯腈纳米纤维在不同放大倍数下的扫描电镜图片。 　图2 多孔碳纳米纤维CNF在不同放大倍数下的扫描电镜图片。 　图3 多孔碳纳米纤维CNF在不同放大倍数下的透射电镜图片。 图4 CNF@SnO2纳米复合材料在不同放大倍数下的扫描电镜图片。 图5 CNF@SnO2纳米复合材料在不同放大倍数下的透射电镜图片。 图6 CNF@SnO2@PPy纳米复合材料在不同放大倍数下的扫描电镜图片。 图7N掺杂CNF@SnO2纳米复合材料在不同放大倍数下的透射电镜图片。 图8 负极材料N掺杂CNF@SnO2纳米复合材料在锂离子电池中的循环性能图。 　　与已有技术相比， 该发明的有益效果 体现在： 　　该发明为可充放电的锂离子电池负极材料，在该发明中，有效的解决了SnO2材料作为负极材料在多次充放电过程中体积膨胀的问题，同时有效的避免了SEI膜的不断连续生成，提高了材料的循环性能及稳定性；而且该发明的制备方法较简单、操作方便，易于实现大规模生产。 　　 附：专利信息 　　 申请号 201810125949 .2 申请日 2018 .02 .08 申请人 合肥工业大学 发明人 张传玲　李昊　刘江涛　姜志浩　卢兵荣 Int .Cl . H01M 4/36( 2006 .01 ) H01M 4/485( 2010 .01 ) 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-366.html \0 文章来源： 易丝帮 \0

1150 次阅读|0 个评论

Angew封面：氧化锡缺陷掺杂调控用于高性能钠离子电池

ucalery 2018-8-13 15:12

近日，深圳大学张培新教授和佐治亚理工学院林志群教授课题组（共同通讯作者）在国际顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed.上成功发表“Robust SnO2−x Nanoparticle-Impregnated Carbon Nanofibers with Outstanding Electrochemical Performance for Advanced Sodium‐Ion Batteries”的论文。钠反应动力学缓慢，Sn/Na2O界面不稳定以及大体积膨胀是限制SnO2基电极在钠离子电池（SIB）中实际应用的主要因素。研究人员通过静电纺丝方法制备碳纳米纤维包覆的氧空位掺杂的SnO2-x纳米粒子材料，极大地改善了钠离子电池材料的性能。SnO2-x/C复合材料能够直接用作SIB的电极，不需要添加粘合剂和导电添加剂，因此不仅能显着增加电池的能量密度，而且还显示出在柔性能量存储装置中的应用前景。基于SnO2-x/C复合材料的SIB具有高的可逆容量，超长循环稳定性和优异的倍率性能，在0.1 A/g时的放电容量为634 mAh/g，在0.2 A/g时为602 mAh/g，在1 A/g时为565 mAh/g，在2 A时为447 mAh/g。特别值得指出的是，电极在经过2500次循环后依然稳定，证明这种策略为制造高性能的基于SnO2的SIB电极材料开辟了新的可能途径。 　　 图1 a）SnO2-x/C纳米纤维制备过程的示意图。b）FESEM图像。c-e）TEM和HRTEM图像。 　　 图2 a）SnO2和SnO2-x/C电极的XRD图。下面三个图是（110），（101）和（200）特征峰的放大图。b）和c）是电极的XPS谱：b）Sn 3d，和c）N 1s。 　　 图3 SnO2和SnO2-x/C电极的a）电流密度为0.1 A/g时的循环性能。b）倍率性能。c, d）前三个循环中的CV曲线。e）SnO2-x/C，SnO2和PCNF电极在1 A/g时的循环性能。 　　 图4 a）在0.01和2.5 V之间的0.05 A/g时20次循环之后SnO2-x/C电极的非原位XRD图谱。b）和c）为提出的反应机理：b）SnO2和c）SnO2-x/C电极　　 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-337.html \0 文章来源： 易丝帮 \0

1003 次阅读|0 个评论

柔性富硫氮掺杂多通道中空碳纳米纤维膜用于改善储钠性能

ucalery 2018-8-8 15:14

杂原子掺杂是一种提高碳材料钠储存性能的有前途的方法。尤其，氮原子是研究最多的掺杂剂，它可以在六元碳晶格引入更多的缺陷点位。近年来，除了氮，硫元素的掺杂也引起了越来越多的关注。由于硫有一对孤对电子，容易极化，提高碳材料的化学活性。不仅如此，最近的理论计算证明：氮、硫元素的共掺杂可以带来协同效应由于电荷密度和自旋密度的重新分配。然而，目前为止，合成杂原子掺杂碳材料的方法依然非常有挑战性，亟待开发出简单的新方法。 　　近日， 中国科学技术大学余彦教授 课题组在国际著名期刊 Small 上发表题为“ A Flexible Sulfur‐Enriched Nitrogen Doped Multichannel Hollow Carbon Nanofibers Film for High Performance Sodium Storage ”的文章。在这项工作中， 通过静电纺丝技术和热处理升华硫制备富硫N掺杂多通道中空碳纳米纤维（表示为S-NCNF）膜作为柔性钠离子电池（NIB）的负极材料 。S-NCNF薄膜具有优异的电化学性能，特别是具有高倍率容量（电流密度为10 A g -1 时为132 mA h g -1 ）和显著的长循环稳定性（2 A g -1 电流密度下经过2000次循环后可逆比容量为187 mA h g -1 ）。材料具有丰富的缺陷和较大的的层间距，这种独特的3D结构改善了钠储存性能。密度泛函理论计算表明掺杂硫的含氮碳纳米纤维不仅可以促进钠的吸附，而且有利于电子的转移。因此，该方法是设计具有其他杂原子掺杂的自支撑碳基薄膜的提供一种新思路。 　　论文链接： https://doi.org/10.1002/smll.201802218 　　作者简介： 　　 余彦教授 中国科学技术大学材料科学与工程系教授，博士生导师。2006年获得中国科学技术大学博士学位，2011年，入选中组部首批青年千人。先后在美国（Florida International University）和德国马普固体研究所（Max Planck Institute for Solid State Research）从事科学研究工作。 　　主要研究方向为高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制。目前在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Nano Lett., Energy Environ. Sci.,等国际著名期刊上发表论文100余篇，其中有10余篇入选ESI高引频论文。 更多 链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-322.html \0 文章来源： 易丝帮 \0

815 次阅读|0 个评论

楼雄文：优异储锂/钠性能的聚丙烯腈/二硫化硒正极材料

ucalery 2018-7-27 16:06

作为锂硫电池中的一类特殊的正极材料，热解聚丙烯腈/硫（或称：硫化聚丙烯腈，缩写为：pPAN/S）和某些微孔碳/S复合材料可以完全规避多硫离子溶解的问题，能够在商业化的碳酸酯电解液中获得优异的循环稳定性。但是，在pPAN/S或微孔碳/S复合材料中，S的含量通常很难超过50wt%，且容量利用率不高，导致该复合材料的总体能量密度不高，限制了其实际应用。 　　近日， 新加坡南洋理工大学楼雄文教授 课题组报道了 一种热解聚丙烯腈/二硫化硒（pPAN/SeS2）复合材料，其活性物质含量高达63wt%，作为电池的正极材料展现了优异的储锂和储钠性能 。研究者指出：活性物质含量的提升有两方面原因，首先，Se元素的摩尔质量是S的约2.5倍，因此，Se的引入能显著提高复合材料中活性物质的质量百分比；其次，相对于粉末状的PAN，在多通道pPAN的微孔、介孔尺度的孔道结构中能储存部分具有电化学活性的SeS2，进一步提升复合材料中活性物质的比例。 　　 形貌结构： 在热处理过程中，PS受热分解，形成了连续贯通的孔道结构，同时PAN与SeS2发生脱氢反应，Se-S链状分子与PAN的高分子骨架形成化学键，得到pPAN/SeS2复合材料。与pPAN/S和pPAN/Se相比，pPAN/SeS2结合了二者各自的优点。pPAN/SeS2的电化学活性更多地类似于pPAN/Se；同时，得益于在理论比容量和电导率上的优势，pPAN/SeS2的放电比容量又远高于二者。 　　 电化学性能： 在0.5 A g -1 的电流密度下，pPAN/SeS2复合正极的储锂比容量高于1000mAh g -1 ，其库伦效率约为100%。同时，pPAN/SeS2展现了优异的倍率性能和长循环稳定性，在4 A g -1 的电流密度下，循环2000次后还保持较高的容量。 研究者又将pPAN/SeS2用于室温Na-SeS2电池的正极材料，显示出了优异的反应活性。在室温0.1 A g -1 的电流密度下，pPAN/SeS2第二次放电比容量高达944 mA h g -1 ，其循环和倍率性能明显优于pPAN/S。 通过对100次循环后的Li-SeS2电池进行拆解分析，发现pPAN/SeS2具有很好的电化学稳定性，在循环过程中完全没有Se或S的溶解问题，电极片和电极材料都保持了很好的稳定性。 　　该研究制备pPAN/SeS2的方法较简单，同时，pPAN/SeS2展示出了优异的储锂和储钠性能，既具有较高的容量，又具有较好的循环稳定性。值得指出的是，虽然该工作中Se：S的比例在1:2时获得了很好的容量与倍率的平衡，但是，基于材料成本、电池性能、应用领域等综合因素考虑，正极材料中的Se/S比例仍然有很多优化提升的空间。 　　 图1. pPAN/SeS2的形貌和结构 　　 图2. 对pPAN/SeS2和一些对比样品的表征 　 　图3. pPAN/SeS2和pPAN/S，pPAN/Se的电化学性能对比 　　 图4. Li-SeS2电池的性能 　　 图5. 室温Na-SeS2电池的性能 　　 图6. 对循环后的pPAN/SeS2进行的相关表征 \0链接地址： http://www.espun.cn/news/detail-291.html \0 文章来源： 易丝帮

1560 次阅读|0 个评论

[转载]静电纺丝技术在锂离子电池中的应用进展

QingziNano 2018-7-3 14:45

研究的热点，包括静电纺丝理论中经典的Taylor锥与喷射理论、纳米纤维的弯曲非稳定性理论，同时归纳了针对纺丝流体大部分为非牛顿流体的性质，静电纺丝中高聚物流体非稳定性理论的研究过程和进展。 The research topic aims at the classical Taylor cone and jet theory in electrospinning theory and the bending instability theory of nanofibers. At the same time, they summarize the properties of mostly non-Newtonian fluids for spinning fluids, and conclude research process and development of the instability of polymer fluids in electrospinning. 静电纺丝的工艺参数主要包括纺丝液的浓度、纺丝电压、接收距离和纺丝液供应速率。对于静电纺丝工艺参数的研究主要涉及工艺参数对产品的纤维直径、孔隙率、强度等性能指标的影响。通过可以总结出纤维直大量的不同聚合物的实验结果。 The electrospinning parameters mainly include the concentration of the spinning solution, the spinning voltage, the receiving distance and the spinning solution supply rate. The study of electrospinning parameters mainly involves the influence of process parameters on the product's fiber diameter, porosity, strength and other performance indicators. By these data, the experimental results of a large number of different polymers with straight fibers can be summarized. 与纤径的变化大体上与纺丝电压呈反向变化趋势，维液浓度呈正向变化趋势。在纤维直径影响因素的研究中，宋叶萍等人通过响应面法的Box-Behnken设计（BBD）建立了纤维直径预测模型，简化了实验过程，并通过模型优化了纺丝工艺。 The change of the fiber diameter and the change of the spinning voltage are in the opposite directions, and the dimensional concentration of the liquid shows a positive change. In the study of influencing factors of fiber diameter, Song Yeping et al. established the fiber diameter prediction model by the Box-Behnken design (BBD) of the response surface method, which simplifies the experimental process and optimizes the spinning process through the model. 目前实验室用的静电纺设备主要有单纺型和同轴型两类，其中前者数量居多，因为它只有一个喷丝头，设备组装容易。而同轴型设备主要制备皮芯型结构的纳米纤维，需要不同孔径的喷丝装置同同时对液体供应装置也有特殊要求，所以轴组合。 At present, lab electrospinning equipment mainly consists of single spinning type and coaxial type. Among them, the number of the former is mostly because it only has one spinneret and the equipment is easy to assemble; while the coaxial device mainly prepares a core-structured nanofiber, which requires different diameters of the spinning device and also has special requirements for the liquid supply device, so the assembly is more difficult. —————————— 文章来源：http://www.qingzitech.net/application-of-electrospinning-technology-in-li-ion-battery

893 次阅读|0 个评论

过渡金属硫化物

richor 2018-6-4 16:37

注意跟过渡金属 氧化物 区别。 这里说的是 硫化物 ， 属于一种二维材料。 http://www.materialsviewschina.com/2017/12/27393/ 锂资源的匮乏促使我们对新一代的储能设备进行开发研究。 孪晶界面： twin boundary 采用一种用胶带预处理基底来气相沉积生长单层 MoS2 枝晶的方法，得到了具有六角形的分枝形状和可调的骨架的 MoS2 晶体。通过对原子结构的表征，发现这些形貌主要 来源于孪晶缺陷 并受 S: Mo 蒸气比控制。由于孪晶区的硫空位堆积，光致发光强度大大增强，从而造成了与形状相关的光学性能。这项工作不仅提供了一种调控二维晶体形貌的方法，也增进了对 孪晶缺陷诱导生长 机理的理解，同时也为二维材料在电化学和光电子学领域的应用提供了设计方法。 伦斯勒理工学院 Prof. Shengbai Zhang 来所里作了相关的讲座： http://www.sinap.cas.cn/xwzx/xsbg/201806/t20180601_5020411.html 他在理论上解释了 twin domain boundary 的形成机理，批驳了简单反应路径的研究方法。

个人分类: 化学材料|7742 次阅读|0 个评论

关于葡萄糖（生物）燃料电池理论开路电位的计算

maocier 2017-9-16 06:01

葡萄糖（生物）燃料电池（ glucose bio-/fuel cell ）是在阳极（ anode ）进行葡萄糖的两电子氧化和在阴极（ cathode ）上进行氧气还原的一种能量转换器件。因为过电势的存在导致该类电池无法实现其理论开路电位（ open circuit voltage, OCV ）。然而就其 OCV 的计算也是存在误解 / 争议的。 这是因为葡萄糖的两电子传输过程的氧化产物的使用不同。我们可以采用简单的公式进行电池 OCV 的计算（公式见下图）。吉布斯自由能的变化是产物和反应物的差值。 然而采用的氧化产物不同，计算得得值就不一样。葡萄糖的两电子传输过程的氧化直接产物是葡萄糖酸内酯（ gluconolactone ，标记为反应物 1 ），其立马水解（ hydrolysis ）成为葡萄糖酸（ gluconic acid ，标记为反应物 2 ）。后面的这个水解过程是一个非法拉第反应，本不应该涉入到 OCV 的计算中。所以当使用电池产物为 1 时，计算得到的是 1.179 V ；电池反应产物为 2 时，计算得到 1.3V 。 实际实验中能很少能有可以达到 1 V 左右的电池。在理论模拟时，采用不同的产物来计算，则可能会带来麻烦。

7941 次阅读|0 个评论

石墨烯应用大家谈|石墨烯基电池导电剂

热度 3 wuyuefeng 2016-11-1 08:45

《石墨烯学堂》之第二十一讲 导电剂是锂离子电池不可缺少的材料之一，它对锂离子电池的使用寿命、充放电性能和稳定性都有很大的影响。锂离子电池的正极材料通常导电率较差，无法满足大功率、低热耗的要求，因此需要导电剂来改善导电性。锂离子电池负极材料一般为石墨类材料，加入少许导电剂能减少接触电阻，使得电池性能更为优异。 石墨烯是二维层状材料，其电子迁移率高，理论值为 15000cm 2 /V · s ，因而导电性能优异，是一款性能优异的导电剂。相比传统的导电剂，其一，石墨烯与活性物质以“面对点”方式接触，并且石墨烯的径厚比大，因而只需添加少量的石墨烯，就能形成完整的导电网络；其二，石墨烯具有优异的导热性能，其面内理论导热率为 5300W/m · K ，能提高电极材料的热传递，提高电池的稳定性能和安全性能；其三，石墨烯具有大的比表面积，具有较好的吸液保液能力，此外，还具有一定的储锂能力，能够提高锂电池负极容量。 大量研究表明，石墨烯作为导电剂添加 2% 左右时，锂电池的循环性能和倍率放大性能提升明显，并且随着研究的深入，石墨烯应该还具有巨大的提升空间。我们认为成熟的导电剂中，石墨烯需满足以下三个特征：1.分散性能好，不易团聚；2.流动性好，易与活性颗粒混合均匀； 3.优秀的导电性能。而这些特征中的一条或者几条也正是石墨烯在其他应用领域（例如石墨烯复合材料）中的基础。 石墨烯作为导电剂，其对应的导电性能和比表面积是基础性质；这些比较好理解，在基础性能之上，分散性能制约着电极混合相中导电网络的形成，也决定导电剂的最终性能，因而，要改善其性能，需要同时确保石墨烯的导电性和分散性。 因此，针对这些特征开展研发工作是石墨烯领域发展的方向，目前市场上已经逐步有作为导电剂的石墨烯浆料和石墨烯粉体推出。并且由于其良好的集流效果，显著提升了电池的快速充放电性能，使得高倍率下电池的表现依然稳定，衰减较少，这也是近年来热炒的石墨烯电池概念的由来之一。 本词条由昂星科技团队编辑 想要了解更多关于石墨烯的知识，欢迎扫一扫下方二维码，加入我们。

个人分类: 石墨烯学堂|8454 次阅读|3 个评论

Linde集团在慕尼黑推出beezero电动汽车拼车服务

weichong 2016-10-25 21:32

林德（ Linde ）集团新成立的子公司，林德氢概念（ LindeHydrogen Concepts ）， 以 Beezero 品牌推出了世界上第一项汽车拼车服务 ，且只使用氢燃料电池电动汽车。 巴伐利亚（ Bavaria ）公司官员称：“巴伐利亚是氢技术的领头企业，要和 Beezero 公司合作，建立氢和燃料电池技术的第一个大规模汽车共享行业部署。” 林德 AG 董事会成员 ChristianBruch 博士说：“我们希望从日常的车队运营获得宝贵的信息，我们将用它来进一步发展我们的氢技术和帮助扩大氢气基础设施。 Beezero 品牌在两种流动趋势上能实现协同发展，目前正在获得大量土地，实现汽车共享和零排放并将燃料电池技术带来的效益分享给更广泛的潜在用户。” 新的车共享服务以零基础模式运营。 BeeZero 车队由在城市中心地带可获取的 Hyundaii*35 燃料汽车组成，在多个地方投入使用。 这是世界上第一个燃料电池汽车车队，由单一运营商运营。与传统拼车服务相比，这个车可在网上或智能手机客户端预订。 燃料电动汽车单程运行超过 400km 。而电动汽车和氢动力汽车只能运行中等路程。因此 BeeZero 提供了新的、有价格竞争力的拼车计划以填补景区服务的空白。 除非顾客另有选择，汽车将通过 Beezero 员工加油。氢的来源完全来自可持续生产过程，使它完全碳中性。 该公司申请了国家创新项目基金，用于研究氢燃料电池技术，这也是德国联邦交通和数字基础设施部监督运行的一项新举措。这种合作出资将使该项目的范围进一步扩大。该公司是一项关键举措的创始成员，如清洁能源伙伴关系（ CEP ）和 H2 移动德国。

个人分类: 新能源自媒体|2118 次阅读|0 个评论

前有索尼后有三星，锂电池其实已经炸了二十年

热度 15 beckzl 2016-10-17 21:01

强者能把危机变成转机 弱者却让危机成为万劫不复的深渊 ... 　　 三星Note 7事件的发酵让 锂电池的安全问题重新成为焦点 　　 业界巨头呕心沥血的倾心之作毁于一旦 　　 有人感叹造化弄人，有人不齿官方的公关态度 　　 近年来随着智能手机对电池需求的日益增长 　　 电池起火爆炸的报道就从没停歇过 　　 然而，这一幕幕早已在多年前就发生过 　　 同样是身处高位的 电子巨头索尼 　　 其地位比起三星有过之而无不及 　　 何况 索尼的另一个身份是锂电池商业化的始祖 　　 2006年，索尼生产的锂电池出现严重质量问题 　　 安装其生产锂电池的笔记本电脑有 起火的隐患 　　 当年，索尼耗费4亿美元召回了近1000万个电池 　　 成为IT界年度丑闻之首 ，锂电池不安全的传言不绝于耳 2006年使用索尼电池的戴尔电脑 在某次会议上突然起火 　　 然而，比起这段黑历史， 锂电池的故事还有更多 　　 从一开始，锂电池的路就走得十分坎坷 … 　　 人类对保存电能的想法早在两千多年就有尝试 　　 从后来的 莱顿瓶 到出具雏形的 伏打电池 　　 随着人类对电的认识由宗教巫术到物理现象 　　 电池也逐渐地发展成为我们生活中重要的设备 伏打电池：用不同的金属盘间隔排列 金属间夹有浸过盐水的布 　　 索尼在1955年首次在自己的收音机产品上使用干电池 　　 而后两年又设计出了“006P”9V干电池，沿用至今 　　 虽然索尼对电池领域的涉及并不算早 　　 但在日后却出人意料地开发了一款改变世界的产品 各种品牌的006P电池，最右为索尼 　　 在六七十年代，摄像机等电子设备的繁荣 　　 二次电池的体积与容量逐渐成为了瓶颈 二次电池指能够循环使用的可逆电池，俗称充电电池 　　 当时业界面临的是 二次电池的三座大山 　　 “笨重”，“电量不耐用”，“充电时间长” 家庭录像机是当时最需要大容量电池的产品 　　 八十年代，索尼推出了创世纪的 便携播放器Walkman 　　 除了索尼惊人的研发能力以及对市场的准确判断 　　 背后坚实的技术后盾则是 小型化的镍镉电池（Ni-Cd） 为Walkman设计的小型电池，俗称口香糖电池 　　 镍镉电池的容量相对于 古老的铅蓄电池 自然是有大幅的提升 　　 可是依旧无法满足当时工艺水平下的集成电路功耗 　　 而且镍镉电池面临着一个非常棘手的问题—— 环境污染 　　 由镉污染引发的 “痛痛病” 成为了企业最亟待摆脱的罪状 1971年，痛痛病患者与律师等待判决 　　 正是由于以上的原因，索尼做出了研发新电池的决定 　　 纵观元素周期表，锂的电极理论容量密度是仅次于氢 　　 但由于氢的气体状态的特殊性，技术可行性较低 　　 锂自然就成为索尼研发的重点关照对象 锂元素是优秀的电池电极材料 　　 早在八十年代中期，索尼旗下的索尼能源技术部就接到了这艰巨的任务 　　 索尼作为二次电池的新军，为大力研发做出了很多惊人的举动 　　 包括 直接任命公司高管为研发小组组长 ，给予研发组最高的便利 　　 实验仪器储备量是使用量的几倍，正负极材料和电解液也大量备货 　　 虽然索尼通过种种手段为研发清出一条通畅的大道 　　 但研发所面临的困难是真真切切的棘手 　　 最基础的正负极材料和电解液的组合据称达1.1亿种 几种锂电池方案的参数 　　 为了鼓励和推进锂电池的研发 　　 索尼在各个团队的竞争中挑选出了 一种以LiCoO2 和C为电极的方案 　　 以这种组合研制出的产品成为日后锂离子电池的基础 钴酸锂的结构允许锂离子在中间移动 　　 然而事情没有这么简单，专利问题就像是 迅雷下载的那最后的0.1% 　　 完成这0.1%所花费的时间可能超过前99.9%的 　　 索尼根据自己在1980年申请的氧化银专利得到灵感 　　 以Li代替AgNiO2中的Ag，也可以制成可行的摇椅电池 摇椅电池，指电池在充放电时不发生氧化还原反应，通过离子的迁移来产生电势差，类似摇椅左右摇摆的过程 摇椅电池原理示意 　　 本想着有先行专利作为基础，在知识产权上应该有利 　　 可没成想， Goodenough与Wiseman的LiNiO2电极专利比索尼来得更早 　　 这两人的名字和专利都给索尼项目组上上下下造成了非常大的打击 　　 好在Goodenough没有辜负他的名字 　　 索尼在专利没有被广泛认可时就与之交涉 　　 发明者也并没有刁难，而让索尼以比较有利的条件取得了授权 锂电池先驱Goodenough 　　 经过好几年的实验与研发，索尼终于在1992年推出了 锂离子电池（LIB） 　　 然而看似成功的背后确是苦难的起点 　　 就在索尼电池工厂建成前，离庆功宴还有几天的时间 　　 工厂生产线上传来了噩耗，量产的电池性能远低于试产的产品 　　 研发团队紧急召开会议研究原因，会议结束时庆功宴早已结束 　　 “我当时甚至想到新工厂非得改成保龄球馆不可了”昔日厂长感慨道 索尼郡山工厂落成仪式 　　 经过讨论与实验，终于找到了生产工艺的巨大问题 　　 其实只是简单的工艺顺序问题，电极材料硬碳的粉碎与煅烧颠倒了 　　 这样一个本以为是 “先加奶还是先加茶” 的无关紧要的事项 　　 差点就让锂电池的商业化胎死腹中 　　 紧急处理后面貌一新的锂电池又恢复了生产 　　 并且也终于通过了家用摄像机部门的质检 　　 此时，已经是摄像机部门指定供货期限的最后一天 　　 横空出世的锂电池同时也打破了尺寸的常规 　　 直径18mm、长度65mm，也就是当今广泛采用的 18650锂电芯 18650锂离子电池 … 　　 锂电池经历了诞生后的一小段静寂终于迎来了春天 　　 1994年，美国最大的个人电脑产商戴尔宣布采用锂电池 　　 并宣传 “配备LIB的笔记本可以在飞机上从纽约用到洛杉矶” 　　 自那以后，索尼的锂离子电池在行业的地位与日俱增 戴尔 　　 正所谓天将降大任于斯人也，必先苦其心志 　　 就在索尼的锂离子电池市场反馈良好，产量爬坡之时 　　 1995年，索尼郡山工厂发生严重火灾 　　 超过100万块的电池被烧毁 ，其严重性堪称空前 郡山工厂失火时的照片 　　 经过调查取证，怀疑此次的火灾是由接受老化测试的电池引起的 　 　 老化测试简单来说即静置电池一段时间后检测其自放电程度，作用有二，一是通过老化测试剔除掉压降幅度较大的不合格电池，二是让电池内部形成固体电解质界面膜，提高锂电池的安全性 　　 理论上没有进行充放电的电池不可能起火 　　 可是除此之外，并没有调查出起火的原因 老化测试是电池出厂前的重要检测环节 　　 眼看着才出生的锂电池就要被扣上“危险品”的帽子 　　 这不仅意味着工厂存放电池将会面临很多困难 　　 而且舆论对锂电池的印象也将彻底改变 　　 一念之差，索尼的电池产业将可能土崩瓦解 锂电池不安全的言论迅速传开 　　 索尼起初怀疑的是测试电池过程中的意外引发的火灾 　　 而经过多次的重复实验流程，并没有发现明显的失火可能 　　 最终发现是由于工厂为了降低成本，没有采用阻燃性的托盘材料 　　 意外产生的小火苗会瞬间蔓延开来，但起火的真正原因依旧是谜 　　 在事故发生9个月后，索尼方面与东京消防厅交涉 　　 长达4个小时的讨论终于得出了锂离子电池不属于危险品的结论 　　 虽然有惊无险，也付出了巨大的损失 　　 但是刚刚喘上气，索尼便着手改进锂电池的安全性 　　 为此，索尼先后研发了多种针对锂电池内部缺陷的安全保障措施 机械连接 ：当电池内部压力过大时，连接装置会切断正极引线断开电流 隔膜断流 ：当电池温度升高时，隔膜融化堵塞微孔，阻止离子迁移 可逆装置 ：当电池温度升高时，元件内碳颗粒接触减少，电阻增大限流 保护电路 ：监控电池电路，防止电池过度充放电，降低故障率 锂离子电池结构，其中safety vent为机械连接结构 　　 除了以上各种电池的保护措施，索尼也加强了电池的出厂检测 　　 其中包括用钉子贯穿电池要保证不冒烟不起火 　　 用钢棒挤压电池至高度为原直径的四分之一不能出现异常 　　 所有的测试都是在最严格最苛刻的条件下进行 　　 可尽管是这样，索尼还是没有杜绝意外事故的发生 　　 2006年6月，在某个会议上，一台戴尔笔记本电脑突然起火 　　 其装配的电池正是由索尼生产的大容量锂离子电池 　　 随着媒体对当时起火的照片疯狂传播 　　 两个月后，戴尔方面宣布召回410万块可能引起着火的笔记本电池 　　 同时启动对索尼电池安全性的全面调查 　　 同年10月，索尼召开新闻发布会， 公司高管向消费者鞠躬道歉 索尼召开新闻发布会道歉 　　 截至10月份，索尼已大规模召回各品牌笔记本的电池 　　 涉及大约1000万块，为此索尼支付了4.44亿美元 　　 并给出了电池的故障报告，称是生产中混入了金属微粒导致 时任索尼CEO公开道歉 　　 实际上早在锂电池诞生之初，有些问题就已经存在 　　 并且直至现在也没有完全从根源上解决 　　 其中较为棘手的便是电池充电时析出的锂结晶 　　 结晶呈树枝状或针状，可能会穿透隔膜造成内部短路 　　 亦或是从电极上脱落，导致容量降低，也就是所谓的劣化循环 电极析出的树枝状结晶 　　 直到近几年，仍有使用劣质充电器导致手机充电起火的事件 　　 手机电池的循环次数容量衰减也依旧是消费者不满意的点 　　 三星电池爆炸事件也是当今电池技术滞后的一个体现 　　 电子设备对电量的需求越来越大，电子产品内部环境也愈发局促 　　 有猜测指出，三星此次电池爆炸的原因来自手机内部的布局 　　 为曲面屏牺牲了电池仓稳定的环境，外力易导致电池内部短路 　　 锂电池从诞生一路坎坷，但也带来今天繁荣的电子数码行业 　　 无论如何都是历史上不可磨灭的一项划时代的发明 　　 如今第一次将锂电池商业化的 索尼已经出售了其大部分电池业务 　　 此举是索尼为降低亏损还是暗含着另一番意味？ 　　 福兮祸兮？终究事在人为 _____________ 我们同样热爱科技 对科技未知充满孩子般的好奇 为科技给生活带来的一切改变感到热血沸腾 我们将科技的感性给大家

19462 次阅读|15 个评论

[转载]2015年锂电池市场总结

zxczxc0417 2016-5-23 18:08

新能源汽车市场在经历了2014年的火爆和2015年的癫狂之后，迎来了2016年的“新常态”，骗补的少了，喊冤的多了，抢钱的少了，干活的多了，盲目的少了，理智的多了，游击的少了，进京的多了。 一、2016年的新常态 总的来说，过去两年虽然发展成绩喜人，技术不断突破，产品种类丰富，但是虚火过旺，鱼龙混杂，造假横行，行业处在无序和失控的边缘，一个靠补贴催生的市场，养活了大大小小形形色色的企业和皮包客，形成了畸形的、虚假的繁荣。如果这样下去，毫无疑问，所谓的新能源汽车产业只会像传统燃油车一样，再一次沦为笑谈，错失发展的战略机遇。 关键时刻，政府发飙了，尼玛，老虎不发威，你当我是病猫啊，于是各部委一通老拳，打的众人晕头转向找不着北，哭爹喊娘的，撒泼耍赖的，倒地装死的，转身逃跑的，还有跪地求饶的，基本上没几个还能原地站着。 这几个大招发出来，效果是非常明显的，“查骗补”亡羊补牢，“废目录”釜底抽薪，“限三元”当头一棒，“建规范”长治久安。目前看来，虽然有矫枉过正之嫌，但是在十三五的开局之年，如果不能把基调稳住，以中国当前的商业环境和商业道德，这行业被搞垮也就一两年的时间而已，根本不用等到2020年再盘点得失，大家都可以洗洗睡了。 作为电动汽车的三大核心部件之一，动力电池的分量实在太重了，可以说新能源汽车的未来，很大一部分都压在电池上面。电池决定了电动汽车的续航里程，决定了整车的成本，决定了使用寿命，决定了安全性，决定了太多东西。这种现状，促使国内大大小小几百家做电池的企业都以狂奔的姿势进入新能源汽车市场，跑马圈地占山为王。大部分的电池企业从未涉足过汽车行业，但一夜之间却发现市场如此之广阔，赚钱如此之容易，简直如同天上掉馅饼。这些电池企业，连数码类的电池尚且做的不尽如人意，更何况关乎人命和财产的汽车动力电池，其性能之低，质量之差，让人无法直视，为了赚快钱，也有不少的电池企业参与到骗补的产业链当中。除了内部硕鼠成群之外，门外的野蛮人也在虎视眈眈，韩国的LG和三星挟天子以令诸侯，仗着跟国际主流车企合作开发电动汽车的经验，磨刀霍霍，正准备进入中国市场割韭菜。(详见笔者文章《再论三星、LG锂电池企业在中国的布局》) 幸好，这个行业还是有一些中流砥柱的企业存在，它们在混乱的局面中坚持自己的理念和方向，不断构建自己的产品体系和技术优势，一步一步的发展壮大，为新能源汽车市场的健康发展做出了应有的贡献，成为国之重器。 二、动力电池谁家强 挖掘机谁家最强，大家都知道，动力电池谁家最强，目前还不能下定论。市场在爆发式发展过程中，孕育着无数的机遇，竞争格局还没有到非要分出胜负的时候，产销量靠前的几家企业，各有各的特点和优势，在竞争中相互学习，相互合作，共同推动着产业的发展。(详见笔者文章《2016年动力电池市场将进入局部过剩时代》) 据部分媒体的相关统计数据，2015年全年车载动力电池出货量为15.9GWH，销售收入为370.6亿元，同比增长356.7%，占比中国锂电池总产量达到44%，超过手机成为中国最大锂电池需求终端。 从市场份额看，比亚迪动力锂电池依靠旗下新能源汽车的优异表现，出货量达到3.69Gwh，市场占比达到23.2%；CATL超越国轩成为动力电池第二，出货量达到2.43Gwh，市场占有率15.3%；沃特玛出货量达到1.37Gwh，市场占比8.6%。 第四至第十名分别是合肥国轩、哈光宇、力神、微宏动力、北京国能、五龙电动车、中航锂电(与万向并列)。 第一电动网的统计显示，2015年全年出货量超过1Gwh的厂商仅5家：比亚迪、宁德新时代(CATL)、力神、合肥国轩高科、沃特玛。5家厂商累计电池出货量达8Gwh，占比总量的近5成。 比亚迪摘得桂冠并不让人惊讶，随着市场暴风骤雨般的发展，深耕细作电动汽车市场近10年的比亚迪终于迎来了自己的春天，2015年全年，比亚迪新能源汽车累计销量近6.2万台，同比增长234.7%，超越日产、特斯拉等国际品牌，成为全球新能源车销量第一。2015年，比亚迪新能源汽车在国内市场占有率接近20%，在全球的市场份额超过10%，这一数据的背后，是比亚迪新能源汽车在2015年实现的产值达到220亿元，占其2015年总营收的27.5%。据中汽协最新数据统计，2016年1~4月，比亚迪的新能源汽车在国内的市场份额已经接近30%，尽显带头大哥风范。得益于自己的新能源车型畅销，比亚迪的动力电池稳稳的占据着市场第一的位置。 在数据榜上，有一家企业，成立后仅用4年时间，即占据了榜眼位置，发展之迅猛，成绩之突出，已非奇迹可以形容。这家企业就是宁德时代新能源科技有限公司，一家坐落于福建小城宁德的动力电池企业，一家让日韩企业也为之侧目的动力电池企业，以其广泛的客户群，丰富的产品线，迅速向榜首位置发起强有力的冲击，也在向全球动力电池市场展示自己的肌肉，并在将来有实力问鼎全球动力电池市场榜首的宝座。 三、跑马溜溜的它 笔者并非有意吹捧这家企业，虽然笔者与这家企业确实有过一段时间的风雨同舟，全程参与了这家企业创建和发展的过程，但今天仍然要抛弃那些感情因素，抽丝拨茧，寻找这家企业的成功之道。为避免泄露任何内部信息，以下所有内容均来自网络可查询的公开信息，而非笔者首次披露。 宁德时代新能源科技股份有限公司(CATL)成立于2011年，公司总部位于福建宁德。公司致力于通过先进的电池技术，为全球绿色能源应用，提供高效的能源存储解决方案。公司建立了动力和储能电池领域完整的研发、制造能力，拥有材料、电芯、电池系统、电池回收的全产业链核心技术。(以上信息来自CATL官网 www.catlbattery.com ，该网站由笔者在该公司任职期间负责建设) 其产品解决方案涵盖商用车、乘用车、储能三大领域，与全球顶级的车企(如宝马和大众等)，国内一流的车企(一汽、北汽、吉利、宇通、金龙等)，以及电网公司/发电公司(国网、南网、地方电力公司等)等都有广泛的业务合作。其业务以销售动力电池系统产品为主，一般不单独销售动力电池(电芯)产品，在系统级解决方案上面有非常独到的研究和积累，是国内少数几个完整的掌握动力电池系统解决方案的公司。这是该公司能够进入宝马供应链体系的重要原因，作为OEM厂商供应链第一层级的Tier1供应商，必须具备系统集成能力，而不仅仅是提供零部件，就这一个要求，国内的企业只能望门兴叹，心有余而力不足。 当然，牛逼的背后，一定是有原因的，没有人或企业像孙悟空一样，是从石头里蹦出来的。CATL的诞生和发展，有非常深厚的技术基础和产品积累，其前身是ATL的一个部门，以该部门为基础，在2011年年底筹建并成立了CATL。所以其动力电池技术脱胎于ATL公司，而ATL这家公司，在整个锂电行业是鼎鼎大名，无人不知的。如果你用过苹果，华为，小米，OPPO等品牌的手机和其他数码产品，恭喜你，你肯定用过ATL的电池，如果你逼格高一点，耍酷玩过大疆的无人机(好像汪峰装过一回)，你又中奖了。在聚合物锂离子电池领域(主要应用于电子产品，电动工具和无人机)，ATL就是屠龙刀，而倚天剑是不存在的。本文不是为了巴拉两家公司的关系，到此打住。 在很早的时候，大概是06,07年那个时候，ATL就开始探索车载和储能动力电池的技术方向，并开始了产业化的道路。在不断积累电芯技术的同时，ATL还把Pack技术(系统集成技术)作为核心技术之一，不断投入研发资源，并积极吸收外部优秀团队和公司，扩充自己的实力。依托大量的资金投入，长期的技术积累，以及巨大的品牌价值，在CATL成立之后的2012年，成功的进入宝马的供应商体系，拿到了宝马的项目，从此开始了自己的传奇道路，笔者作为宝马项目早期核心团队成员之一，有幸陪伴着公司度过了最为艰难，也最为关键的发展阶段。 到了2013年，与另一个关键客户的合作再次成为CATL发展道路上的里程碑事件，这个客户就是全球商用车出货量最大的宇通客车。宇通在2013年开始把新能源汽车作为自己的战略发展方向，并开始在全国寻找Pack供应商，经过多轮筛选和比对之后，CATL依靠自己过硬的产品和最优质的客户服务(国内第一家承诺8年质保的电池企业)，毫无悬念的成为宇通的战略合作伙伴，开始两家公司的亲密之旅。依托于CATL强大的产品开发能力和供货能力，宇通在2014年和2015年连续两年在国内的新能源客车领域占有率第一，新能源客车的利润已成为其利润的主要来源。 在连续搞定重量级客户的基础上，CATL的业绩可以说是以火箭般的速度蹿升，技术优势、产品优势、资金优势、团队优势、品牌优势，形成一种交叉融合和正反馈，为公司的业务发展提供了最为坚实的基础，而大部分人和公司看不到这背后的东西，如同只看到冰山一角，对冰山底下的部分一无所知，却奇怪冰山为何可以浮在海面。 在人才的投入方面，CATL在国内也罕有对手。除了聘请在国际上享有声誉的顶级人才之外，公司的博士数量达到120人以上(其中海归博士超过20人)，硕士学历的人才超过900人，很难想象，这只是一家做电池的公司，不是世界500强，甚至不是中国500强，但是对于人才的投入，对于研发的投入，已有比拼华为的气势，让绝大多数的国内企业为之汗颜。人才是企业的核心竞争力，这句话很多企业都在讲，但仅限于嘴皮子上，很少有企业真正把人才放在第一位。只有如此注重人才和研发的投入，才能换来在前沿技术、基础技术、工程技术等领域的大规模积累和集中突破，才能在机遇出现的时候，迅速扑上去紧紧抓住，而不是望洋兴叹，徒唤奈何。 在动力电池产品方面，得益于强大的研发团队和多年的技术积累，CATL已经摆脱了对其他企业的模仿，走出了自己独特的路线，产品类型包括磷酸铁锂电池，三元锂电池，产品外形有方形，也有软包，产品应用领域有商用车、乘用车、储能等，有高能量型应用(纯电动)，也有高功率型应用(混动，快充，BSG等)。可以说，在产品线的广度和深度上，已经到了独步天下的程度。而从近期的新闻报道看，CATL已经与御捷等主流的低速电动车企业进行接触与合作，意味着这个市场已经成为其下一步的目标。 以上数据、信息、产品等，均来自其官网和其他媒体的公开报道，如读者有兴趣可以自行查阅其网站或在网络上进行关键字检索。除了在新能源汽车产业链的前端进行广泛的布局之外，CATL还投资了动力电池的梯次利用技术和公司，积极开展退役动力电池的回收利用技术研究和商业化探索，这也是走在行业前列的动作，并将在不久的将来产生效益。 CATL在项目管理，研发流程，市场管理，绩效管理等方面全面学习华为，在信息化，自动化，智能制造，现场管理，质量管理，售后服务等方面则全面学习欧美顶级车企。CATL是一家非常具有使命感的公司，希望能够为国家和民族的动力电池事业做出卓越贡献，希望能够引领中国的动力电池产业发展，深度服务中国市场，同时参与国际市场的竞争。 四、且行且珍惜 新能源汽车的发展，不但关乎环保和健康，还与国家的能源安全，经济发展的新增长点，汽车工业的战略机遇，交通体系的电气化等密切相关，从十二五开始，政府就把其列为战略性支柱产业，加以扶持和推广，为此投入的资金以千亿计，中央政府和地方政府出台的扶持政策汗牛充栋，不惜代价也要确保其成功。 在新能源汽车的发展道路上，除了政府的引导和扶持之外，更离不开一批默默耕耘，奋发图强的企业，不断突破技术壁垒，做出最符合市场需要的产品，这样才能把政府的政策落到实处，才能推动产业的健康发展，才能最终摆脱对补贴和政策的依赖。 我们欣喜的看到，有比亚迪，CATL这样的企业，他们勇敢的扛起这个重任，以自己的产品和实力说话，做出来的产品越来越安全，性能越来越好，价格也越来越低，对内推动了产业的健康发展，对外，他们积极参与全球竞争，与日韩企业在同一平台上，甚至犹有过之，维护了中国在全球新能源汽车市场的地位。 时间走到2016年这个窗口，我们的新能源汽车产业也走到了十字路口，在多年的探索和铺垫之后，这个行业是否能够真正的成熟起来，是否能够被终端用户所接受，已经成为摆在所有行业同仁面前的一道问答题。留给我们回答的时间已经不多了，是时候抛弃那些喧嚣和浮躁，沉下心来，踏踏实实的做好产品，做好服务，坚持以客户为中心，以解决客户的痛点为核心，以此作为行业的主旋律，让那些投机取巧，坑蒙拐骗之辈无处藏身。

个人分类: 好好学习|2747 次阅读|0 个评论

超级电容器研究方向介绍

热度 1 zxc508 2016-4-27 10:56

超级电容器是 一种 兼具电容和电池优点的 新型 绿色 储能元件，它具有比传统电容器高得多的能量密度和比 二次 电池大得多的功率密度以及超长的使用寿命等众多优点，可为动力系统提供更大的启动功率和启动转矩， 能胜任 启动尖峰功率 对电池 的 要 求，其在电力、铁路、绿色能源、军品、航空航天、后备电源等领域都具有极其重要的应用价值。美国《探索》杂志将超级电容器列为 2006 年世界七大科技发现之一，认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展，必将在储能领域取代传统电池的主导地位。 团队 通过与乌克兰专家、一汽集团 全方位 合作， 到目前为止已经 形成了 基于 超级电容 器的 产学研用全链条研发特色，并成功 建设一 套 比较完整的超级电容器件开发、试验、检测平台体系 ( 设备资产总值超 5 00 万元 ) ，包括：超级电容器 全 自动中试生产线、超级电容试验检测平台、超级电容仿真模拟计算平台、混合动力汽车多能源动力总成控制器软硬件开发平台、混合动力汽车多能源动力总成控制器虚拟测试平台和混合动力汽车多能源动力总成控制器试验台。 目前， 课题组已经具备比较完备的超级电容器件的研究、设计和开发能力，在关键材料电解液和炭电极材料、集流体的表面改性、电极制备技术、单体制造技术、模块组装等方面具有大量的前期工作积累和核心技术。已经在混合动力汽车的构型选择、参数匹配与优化、控制策略设计、总线通信设计、再生制动研究、控制器软硬件开发、关键动力总成单项和联合测试等方面取得了重要成果。 值得指出的是，团队于201 5 年6 月成功研制出新型、可商业化的、可适用于插电混合动力和纯电动客车的 4000F 超级电容器单体样品(电压窗口2.7V, 电容在150~170F/g)。样品经第三方权威检测机构检测，各项指标优于国内外其他厂家相同类型的产品，完全满足商业化生产对超级电容的要求。另外超级电容还可以推广运用到高铁、地铁等高耗能电动交通工具上，有效回收刹车制动能量。还可以用到风能 和 太阳能发电设备上，用途极为广泛，产业化前景非常可观。 1） 超级电容器单体(9000F和12000F)及模组制备及产业化研发； 2） 复合电源智能控制系统研发; 3） 超级电容器在混合电动汽车和风光互补发电系统中的应用研究。

个人分类: 超电|7180 次阅读|4 个评论

原国家能源局长说锂电池有致命缺点企业要被淘汰

热度 2 yangxintie1 2016-4-8 10:30

锂电池有致命缺点 企业要被淘汰所想到的 原国家能源局局长张国宝说：“技术路线的判断和选择是否正确关乎一个企业乃至一个行业的生死存亡。锂电池有致命缺点 这企业要被淘汰！ 我为什么又谈这些问题，因为我一直在关注我国电动汽车的发展方向。无疑，现在锂电池是电动汽车动力的主流，但是，最近有报道称，日本本田开发出了一款氢燃料电池汽车可以续航750公里。今后电动汽车的方向究竟是混合动力？锂电池？还是燃料电池？确是值得关注的问题。 我对锂电池为动力的全电动汽车一直持有一些疑虑，锂电池重量重，一辆轿车的电池六七百公斤，一辆公交车电池要上吨重。回收废电池问题也没有完全解决。锂仍然属于稀有金属，一旦汽车全部采用锂电池，锂就会成了稀缺资源。锂电池一次充电续航距离短等等，这些都是锂电池的致命弱点。今后电动汽车的动力究竟是何种电池？确实值得认真关注。日本开发燃料电池车的动向，值得我们注意。” 说到燃料电池，我觉得为什么这么多年发展不起来，主要是缺少创新意识作怪，10年的时候，德国戴姆勒公司执行联合国绿色能源实验线路项目，送几个燃料电池的公交车到北京，但是海关一定要交几千万的海关税，送给胡锦涛也不行，就这么扯皮扯了近两年时间，总书记都看过了，但是车还不能使用。 后来终于可以运行了，于是开通了从清华后面的上帝到西三旗那边的一条实验线路。戴姆勒公司从德国和加拿大派来了两个专家做技术保障。 到过年的时候，我特别把德国专家洛伦兹.派特请到西安来讲一讲燃料电池。但是一些发表过过燃料电池应用论文及专门教授汽车动力的专家学者不敢来参加会议，说他们不懂，因为知道比亚迪集团的王老板是搞锂电池起家，所以我还打电话给比亚迪集团在西安的设计部门，请他们也来听听，结果比亚迪西安研发部门领导要请示上海总部，连听个报告，增加知识积累都不敢来。我只好请了一些熟悉的搞动力和工程的学者来听介绍。 我就纳了闷了，就这样子，尸位素餐，我所见的科研部门无论天上地下，都是用锂电池搞一个摩托车之类的航行器哗众取宠，怎么谈创新？怎么谈超越？

个人分类: 胆剑篇|1727 次阅读|6 个评论

换个小电池50-80元！--您家也有类似的可能？

热度 7 zhangxw 2016-3-2 11:18

换个小电池 50-80 元！ -- 您家也有类似的可能？ 张学文， 2016/3/2 前天半夜我被类似汽车倒车的提示声音唤醒。细查知道这是自家水表的滴滴、滴滴声响个不停。我查不出水表究竟出了什么问题。自来水还有，但是滴滴的声音伴我到天明。 怎么办？找物业公司，找自来水公司？ 先找物业公司吧！ 物业的人员来了，说是把水表内的电池没有电了，需要换。并且他当场可以换。我们就答应换电池。 大约 5 分钟，他揭开了水表上的 2012 年 2 月的封条，挖出了一个小电池出来，再还换上他带来的电池，说让自来水公司换电池 80 元，我们是 50 元。于是 我们以 50 元换了个小电池。 我看了换下来的电池，它是锂电池， 3.6V 的，体积与平常的 5 号电池的体积差不多。富安特是它的牌子。 问题：如此一个 小电池真的要 50 或者 80 元？ 各位，您家里也遇到过类似问题？开支几何？这种电池究竟值多少钱？

个人分类: 生活滴点.2.|2594 次阅读|15 个评论

小区内有派出所会安全吗？

热度 1 ncepuztf 2015-9-22 20:58

依我的经历，来个直接点的答案： 不会，可能更糟糕 。 原来我所居住的小区内就有个派出所，而且在小区的最里面。 每天都有来办事的人员熙熙攘攘，小区的大门几乎从来不关。 警车出入也很频繁，沿街附近的商户也常把车停在小区内。 小区的监控也很惨，丢失东西去查监控发现居然是摆设，坏了就没再修过。 我在该小区住了6年，先后丢了2辆自行车，还有2辆电动车的电池被拔走。 一辆吉安特在车库放了3个月没敢骑出来，怕丢。 后来想想不是个事，咬牙骑出来。 放楼下锁了3把锁，2把在车头车尾，一把和另一辆旧车锁在一起。 结果第二天早上锁被剪断，车不见了。 去院内派出所报案，警官登记了下，再无消息。 后来孩子买了辆折叠车，怕丢，搬到2楼半，结果这样也是丢。 再后来换成电动车，用了1年后放楼下电池被偷走，又去报案， 警官说：我们的警用电动车电池也被偷了，这次我彻底无语，把车架以 200元的价格卖给修理电动车的商户。 再后来老婆的电动车也放楼下 电池 被偷了，没去报案，直接100元把剩下的 车体卖掉了。 有次下午上班，看楼下一个陌生男子正在开邻居家的自行车，遂上前询问， 男子理直气壮说是他自己的，说不信咱们去派出所，一边说一边撒丫子跑了。 后来听邻居们说，派出所警察经常抓小偷进去，罚了款或批评教育后就放出来， 这些出来的人有些可能觉得自己亏了，就顺手捎带点东西走，自行车和电动车 电池是他们的优选目标。 当然踩好点入室行窃也是有的。 再后来，我搬离了那个有派出所的小区， 虽然新小区经常看到单元门上有安全警示 ，但楼下的自行车再没丢过。

个人分类: 说说|2175 次阅读|2 个评论

[转载]2015年第一季度世界十大 电动车电池生产商

jianhuihong 2015-6-1 12:39

四家中国企业进入前十名，比亚迪排第三 May 5th, 2015 by James Ayre Republish Reprint Those interested in tracking the state of the electric vehicle (EV) battery manufacturing market will likely be interested in taking a look at the chart and table below — which provide a fair amount of data on the market as pertaining to consumer electric car batteries (not pertaining to “heavy duty” vehicles such as buses, or to energy storage systems). And a big thanks to José Pontes for the numbers. Battery Manufacturer 1st Quarter 2015 (MWh) 2014 (MWh) % of 1Q 2015 % of 2014 Panasonic 888 2726 45% 41% AESC 361 1620 18% 24% BYD 196 461 10% 7% Mitsubishi/GS Yuasa 135 451 7% 7% LG Chem 114 886 6% 13% Samsung 105 314 5% 5% Wanxiang 62 0 3% 0% Beijing Pride Power (BPP) 47 121 2% 2% Tianneng 38 77 2% 1% SB LiMotive 37 0 2% 0% Total 1983 6656 100% 100% As you can see, Panasonic continues to dominate the market — with Tesla’s strong showing being a major factor. The company supplies Volkswagen as well, though, it should be remembered — giving it some growth potential beyond the Tesla association. The joint venture between Nissan Motors and NEC, AESC, is continuing on its long dive (down nearly 20% of top 10 market share in just 3 years). Considering that Nissan will be sourcing batteries from LG Chem in the future, this dive is set to continue. BYD is continuing to do well — and it should be noted here that these figures don’t even factor in the company’s electric buses or its energy storage solutions (which are considerable). BYD’s market share is especially thanks to the top-selling Qin EV , but also its many other market offerings. The rest of the list (again, coming to us via the EV Sales blog ) is about what you’d expect — a slow loss of top 10 market share mostly, with the exception of LG Chem and Samsung, which are providing the batteries for the Chevy Volt and some of BMW’s electric offerings, respectively. Some of the small companies further down the list have managed to gain some market share as well, though. Wanxiang managed to climb to number 7 (up from number 11 in 2014) with a top 10 market share increase of 2% thanks to the success of the Zotye E20, etc.

个人分类: 环保|1387 次阅读|0 个评论

手机又没电了——什么时候才能用上威力无穷的核电池

热度 1 zxczxc0417 2015-3-18 18:06

手机又没电了——什么时候才能用上威力无穷的核电池 手机老师要充电，太麻烦了。

个人分类: 天下大事|2080 次阅读|1 个评论

有机太阳能电池SCI发文居前100位期刊

热度 1 wanyuehua 2015-1-8 10:13

1990-2014 年 SCI 收录有机太阳能电池（ OrganicSolar Cells ） 5219 篇（截至到 2015 年 1 月 6 日 ）， 5219 篇论文包括学术论文 48611 篇（其中会议论文 262 篇）、综述 235 篇、会议摘要 62 篇、社论 22 篇、新闻 20 篇、更正 17 篇、丛书 6 篇、通讯 2 篇等。 5219 篇有机太阳能电池论文刊登在 464 种 SCI 收录期刊，涉及 62 个学科期刊，其中材料科学多学科期刊 2700 篇占 51.734% 、应用物理学期刊 2490 篇占 47.710 % 、化学物理期刊 1429 篇占 23.932% 、化学多学科期刊 1016 篇占 19.467 % 、凝聚态物理期刊 937 篇占 17.954% 、纳米科学与纳米技术期刊 894 篇占 17.130 % 、能源与燃料学科期刊 869 篇占 16.651% 、聚合物科学期刊 489 篇占 9.370 % 等。 有机太阳能电池（ Organic Solar Cells ） 发文量居前十位的期刊见表 1 ， 有机太阳能电池（ OrganicSolar Cells ） 发文量居 前 100 位的期刊见表 2 。 表 1 有机太阳能电池（ Organic Solar Cells ） 发文量居前十位的期刊 排名 期刊名称 2013 年影响因子 发文量 占5219篇总文章量的百分比（%） 1 Solar Energy Materials and Solar Cells 《太阳能材料和太阳能电池》 5.030 516 9.887 % 2 Applied Physics Letters 《应用物理学快报》 3.515 321 6.151 % 3 Organic Electronics 《有机电子学 》 3.676 281 5.384 % 4 Journal of Physical Chemistry C 《物理化学杂志， C 辑》 4.836 184 3.526 % 5 Thin Solid Films 《固体薄膜》 1.867 150 2.874 % 6 Journal of Applied Physics 《应用物理学杂志》 2.185 147 2.817 % 7 Advanced Materials 《先进材料》 15.409 130 2.491 % 8 Advanced Energy Materials 《先进能源材料》 14.385 127 2.433 % 9 Advanced Functional Materials 《先进功能材料》 10.439 124 2.376 % 10 ACS Applied Materials Interfaces 《美国化学会应用材料与界面》 5.900 120 2.299 % 表 2 有机太阳能电池（ Organic Solar Cells ） 发文量居前 100 位的期刊 排名 期刊名称 发文量 1. SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 516 2. APPLIED PHYSICS LETTERS 321 3. ORGANIC ELECTRONICS 281 4. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 184 5. THIN SOLID FILMS 150 6. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 147 7. ADVANCED MATERIALS 130 8. ADVANCED ENERGY MATERIALS 127 9. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS 124 10. ACS APPLIED MATERIALS INTERFACES 120 11. SYNTHETIC METALS 118 12. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 99 13. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 86 14. JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 77 15. MACROMOLECULES 74 16. PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS 73 17. JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 70 18. ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 62 19. RSC ADVANCES 60 20. JOURNAL OF NANOSCIENCE AND NANOTECHNOLOGY 56 21. JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A POLYMER CHEMISTRY 55 22. CHEMISTRY OF MATERIALS 51 23. CHEMICAL COMMUNICATIONS 50 24. ACS NANO 48 25. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C 47 26. ENERGY ENVIRONMENTAL SCIENCE 46 27. MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS 46 28. NANO LETTERS 39 29. OPTICS EXPRESS 38 30. POLYMER CHEMISTRY 37 31. PHYSICAL REVIEW B 35 32. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS 33 33. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B 32 34. JOURNAL OF PHYSICS D APPLIED PHYSICS 30 35. NANOTECHNOLOGY 30 36. PHYSICA STATUS SOLIDI A APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE 30 37. NANOSCALE 29 38. MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS 27 39. POLYMER 27 40. CURRENT APPLIED PHYSICS 26 41. CHEMICAL PHYSICS LETTERS 25 42. JOURNAL OF PHOTONICS FOR ENERGY 23 43. JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B POLYMER PHYSICS 20 44. CHEMISTRY A EUROPEAN JOURNAL 19 45. SOLAR ENERGY 19 46. APPLIED SURFACE SCIENCE 18 47. NANOSCALE RESEARCH LETTERS 18 48. PHYSICA STATUS SOLIDI RAPID RESEARCH LETTERS 18 49. APPLIED PHYSICS EXPRESS 17 50. CHEMISTRY AN ASIAN JOURNAL 17 51. INTERNATIONAL JOURNAL OF PHOTOENERGY 17 52. MACROMOLECULAR CHEMISTRY AND PHYSICS 17 53. ORGANIC LETTERS 17 54. ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH 16 55. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 16 56. JOURNAL OF PHOTOPOLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY 16 57. ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION 14 58. CHEMSUSCHEM 14 59. DYES AND PIGMENTS 14 60. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL APPLIED PHYSICS 14 61. JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 14 62. LANGMUIR 14 63. NEW JOURNAL OF CHEMISTRY 14 64. PROGRESS IN PHOTOVOLTAICS 14 65. ACTA PHYSICA SINICA 13 66. CHEMISTRY LETTERS 13 67. JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A CHEMISTRY 13 68. SMALL 13 69. TETRAHEDRON 13 70. TETRAHEDRON LETTERS 13 71. BULLETIN OF THE KOREAN CHEMICAL SOCIETY 12 72. CHEMPHYSCHEM 12 73. ELECTROCHIMICA ACTA 12 74. JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 1 REGULAR PAPERS SHORT NOTES REVIEW PAPERS 12 75. JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 12 76. JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A 12 77. JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY 12 78. CARBON 11 79. CHINESE JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 11 80. JOURNAL OF PORPHYRINS AND PHTHALOCYANINES 11 81. APPLIED PHYSICS A MATERIALS SCIENCE PROCESSING 10 82. IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS 10 83. IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS 10 84. JOURNAL OF NANOMATERIALS 10 85. JOURNAL OF VACUUM SCIENCE TECHNOLOGY A 10 86. NATURE COMMUNICATIONS 10 87. SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY 10 88. CHEMICAL SCIENCE 9 89. EUROPEAN POLYMER JOURNAL 9 90. JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE 9 91. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH 9 92. JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE MATERIALS IN ELECTRONICS 9 93. MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS 9 94. PROGRESS IN POLYMER SCIENCE 9 95. SCIENTIFIC REPORTS 9 96. ELECTROCHEMICAL AND SOLID STATE LETTERS 8 97. MATERIALS 8 98. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B ADVANCED FUNCTIONAL SOLID STATE MATERIALS 8 99. MRS BULLETIN 8 100. RENEWABLE ENERGY 8

个人分类: 文献计量|8968 次阅读|1 个评论

未来的变形汽车——组合式汽车

热度 2 zxczxc0417 2015-1-7 14:38

电动车比内燃机车有一个很大的有点：动力部件的分散化，也就是每个车轮可以独立驱动，电池也可以分开放置，同时可以容易组合。 对于城市交通，需要小体积，续航能力一般； 对于长途交通，需要大体积，长续航能力。 电动汽车完全可以设计成拼装组合的类型，一定很畅销。 所以市内交通可以变成两辆车，可以更多的人来开，提高利用率，也更加节能。而长途的时候，一般都是一起走，所以就可以拼接在一起，空间大，功率也大了，速度可以更快。

个人分类: 好好学习|2925 次阅读|5 个评论

老外做研究，不服不行

热度 2 wangjs04 2014-8-17 11:16

这两天不小心看到一个旧闻，说加拿大一公司不用膜和Pt催化剂做成了燃料电池，很感兴趣，就查相关资料。一查吓了一跳。 这是加拿大UBC一教授的研究，已经转化给公司，是关于CO2电还原。目前每天可以将100公斤CO2还原为甲酸。进一步，又将甲酸做成燃料用于电池。这不算什么，关键是设计了一种新结构卷绕式电池，直接将燃料和氧气一起吹入径向流经电池，省去了很多部件，成本大大降低，目前正计划用于汽车。该技术可做储能-放电，也可单一做电化学转化，前景很好。 想想当初见到CO2电还原这个字眼时，觉得有什么必要做呢，费电做的东西又不贵。可人家老外还就坚持做了，居然做好了，有公司买技术，还有风投资本支持。文章发的都不高，Journal of power sources什么的。目前CO2电还原已经在国际申请专利，包括中国，电池估计还没有，谁手快可以申请啊。 而我们国内也做科研，在我所了解的领域这种领先的技术还真不多。如果我们在这领域继续做，其实是跟着别人做研究，人家专利已保护，做出来的东西有何应用价值？虽然也花了钱发了文章，可不能用，都被别人占领了。这样就无法良性循环。可不做呢，明明这领域已经发现胜利的曙光了，也想分一杯羹。为什么我们自己就不能做领先的东西呢？ 在国外，学校专心做领先研究也就是比较超前的研究，做的还很好，然后从企业拿钱，继续获得支持，发展壮大，继续做研究。国内则是国家投点钱而很多项目又不能一直得到赞助，做着就做 不下去了，企业又看不到技术的效益前景也不愿意投钱。 我们学校做不出领先的研究，我想一部分原因是敢不敢和能不能的问题。有些人拿了国家钱之后，只做保险的有把握的，跟踪别人文章，就是不敢创新，怕失败交不了差。有些是凭关系拿了国家大项目，却没能力进行创新，只顾把钱往自己账户上划拉。 就我个人而言，以前还是不敢涉入太超前的研究，觉得太遥远，不可能一直拿到资助。写基金就写自己已经了解的相对熟悉的，也好交差也好发文章。太新的研究还有个摸索过程，又没出文章又没出成果，怎敢冒险？不知其他人是否也有类似心理？ 现在，我觉得，要超前，一要方向领先，二要思路领先，敢走偏路。这或许也是碰运气。但如果很多人都敢冒险，总有一些人能碰出新东西。 因此，还是要鼓励冒险。在基础研究阶段，鼓励自由探索。做到应用阶段，就交给社会企业投入，国家就不再投入，国家不搞技术投资。 或许，还有很多其他因素，比如学术氛围、创新文化等，不能扯太远了。我就是小百姓一个，也不知道自己说的对不对。

个人分类: 科研体会|3729 次阅读|6 个评论

[转载]SAE International Publishes New standard SAE J2601

yiking 2014-7-24 04:35

 SAE International Publishes New standard, SAE J2601, to Establish Worldwide Basis for H2 Fueling of Fuel Cell Electric Vehicles WARRENDALE, Pa., July 24, 2014 - SAE International published the J2601 standard, “ Fueling Protocols for Light Duty Gaseous Hydrogen Surface Vehicles ”, the light duty hydrogen fueling protocol which will serve as the baseline for fueling the first generation hydrogen Fuel Cell Electric Vehicle (FCEVs) with hydrogen. This standard will be used worldwide for hydrogen fueling stations. “SAE J2601 enables a safe and quick hydrogen fueling experience for FCEVs,” according to Jesse Schneider, lead of the SAE J2601 and J2799 standards. He added: “SAE J2601 enables hydrogen stations to have a fueling time within 3-5 minutes. In addition, with a consistently high end state of charge resulting in, this standard fuels FCHEVs with resulting range of 300+ miles. With the current –state of the art –- FCEV 60% efficiency, the hydrogen fuel transfer is equivalent to 100-200 kWh electrical energy (depending on tank size). Therefore, SAE J2601 establishes FCEVs as the only zero emission vehicle technology to meet the same customer fueling and range expectations as conventional vehicles today.” The standard J2601 fueling protocol uses a look-up table approach and an average pressure ramp rate which has been verified over the last 13 years. The SAE J2601 Standard fueling tables use a simple control where the dispenser fuels until the target pressure based on initial start conditions, giving a consistent hydrogen fueling. This protocol, termed the “J2601 standard fueling”, method has been validated from the laboratory with test tanks to the field with automaker hydrogen storage under extreme conditions on three continents with test tanks and vehicles. The data confirming this hydrogen fueling methodology -from automakers and hydrogen fuel providers- has been documented in the 2014 SAE World Congress Technical Paper (2014-01-1833). J2601 standardizes hydrogen fueling for both 35MPa and 70MPa pressure classes. Obtaining extended driving ranges in FCEVs with hydrogen fueling is accomplished by compressing hydrogen to 70MPa (or H70). The speed of hydrogen fueling is directly related to the amount of cooling that the dispenser allows, to offset the heat of compression. Therefore, a H70-T40 fueling dispenser enables this fast-fueling by providing hydrogen fuel at -40C to the fuel cell vehicle. SAE J2601 has a number of updates from the previous Technical Information Report including “top-off” and “fall-back fueling” along with numerous improvements for robust operation at of the hydrogen dispenser. SAE International is a global association committed to being the ultimate knowledge source for the engineering profession. By un iting more than 145,000 engineers and technical experts, we drive knowledge and expertise across a broad spectrum of industries. We act on two priorities: encouraging a lifetime of learning for mobility engineering professionals and setting the standards for industry engineering. We strive for a better world through the work of our philanthropic SAE Foundation, including programs like A World in Motion and the Collegiate Design Series™. - www.sae.org - http://www.sae.org/servlets/pressRoom?OBJECT_TYPE=PressReleasesPAGE=showReleaseRELEASE_ID=2620 

1698 次阅读|0 个评论

亥姆霍兹联合会成立明斯特电池研究所

热度 2 Helmholtz 2014-6-13 15:47

亥姆霍兹联合会成立明斯特电池研究所 - 独具特色的特长科研中心将加强电池学研究 能源革命取得成功的重要环节之一是如何把巨大的电量长期性地存储在尽可能小的空间里。亥姆霍兹联合会所属的于利希研究中心与威斯特法伦.威尔亥姆明斯特大学（WWU明斯特）以及北威州的亚琛工业大学将为解决相关问题向前迈出重要一步。这三家单位现在成立了姆霍兹明斯特研究所（HI MS），并作为于利希研究中心的一个外设科研单位运行，其核心科研内容将是深入研究电解质- 这也是所有电池的最重要组成部分。 “高性能储能系统的研究和开发是一个即核心却又尚未解决的重要任务，它需要科学、政治和商业的紧密合作”，亥姆霍兹联合会主席于尔根.米勒克说。“亥姆霍兹明斯特研究所将完成这样任务”。被冠以“储能离子学”的HI MS的科研核心是电解质。它一方面是电池中的离子迁移的媒介，另一方面又是与所有其他电池组件相互反应的电池部分。“亥姆霍兹明斯特研究所的任务是要实质性地推动存储技术的发展。我坚信HI MS将为德国工业界提供一个优良的合作平台，不同的材料、器件和应用都可以进行测试检验。”于利希研究中心的董事会成员哈拉尔德·博尔特教授说。 集聚特长 这个研究所将汇聚三方合作伙伴的技术专长，共同开发未来固定式的电化学储能方案。WWU本身早就有一个“明斯特电化学能源技术”（MEET）研究所，它在可充式锂和锂离子电池的液态和聚合物电解质的研究领域享有国际声誉。在电化学领域的先行优势现在又进一步得到了在材料研究领域具有独到专长的于利希研究中心的补充。于利希的强项是在阳离子和阴离子传导性陶瓷的科研、合成和开发应用。而亚琛工业大学的尖端研究将进一步完善大型电池组和阴离子导电陶瓷的检测标定，从而实现大学和研究机构之间密切合作的衔接。亥姆霍兹主席Mlynek说：“我十分高兴地看到于利希作为亥姆霍兹中心可以同时得到明斯特及亚琛两个非常著名大学的支持与合作”。 “通过来自明斯特、于利希和亚琛三方优秀科研人员的合作，我们将使北威州成为具有国际显示度的电池科研重镇”，亚琛工业大学校长恩斯特.苏马赫滕贝格（Ernst Schmachtenberg）说。明斯特大学校长乌苏拉.莱勒斯（Ursula Nelles）对此表示同意：“这个新成立的亥姆霍兹研究所将增强明斯特作为科研重镇的科技实力，而且把更多的专业力量导入到电池学研究领域。通过结合三家强大合作伙伴的专业能力，这个研究所将能够对解决未来的能源供应的重要问题作出重要贡献。” 去年秋天，由国际知名专家组成的评审组就这个新的亥姆霍兹研究所设计运行方案做出了“卓越科学价值”的评判。从2015年起，HI MS将获得每年约550万欧元的亥姆霍兹联合会提供的科研事业费支持，其中经费分成是北莱茵 - 威斯特伐利亚州10％和联邦政府90％。此外北威州将在2018年之前另行追加科技投入配套资金1100万欧元。 亥姆霍兹联合会期望解决社会、科学和经济所面对的重大紧迫问题，它在能源，地球与环境，健康，关键技术，物质结构，航空、航天和运输等六个研究领域从事前瞻性的卓越应用基础研究。亥姆霍兹联合会在18个研究中心中拥有近36,000名员工，和38亿欧元的科研经费，是德国规模最大的国家级科研机构。它的科研工作秉承了伟大的自然科学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹（1821-1894）的传统。

个人分类: 2014亥姆霍兹科技新闻|4531 次阅读|2 个评论

应用富磷阻燃锂盐相对安全的锂离子电池

xinliscau 2014-4-12 16:07

前几天发一篇 危险的高空锂电池 , 危险原因就是锂电池不能耐高温. 最近在Angewandte Chemie International Edition看到一篇相关报道,他的阻燃型锂盐用于燃料电池,热稳定温度可以达到200度,锂电池正在向高温高稳定性迈进! 另外 在Advanced Materials 一个利用Sn 4 P 3 阳极材料的钠离子电池也挺有意思,可逆电容量可达718 mA h g −1. Phosphoryl-Rich Flame-Retardant Ions (FRIONs): Towards Safer Lithium-Ion Batteries † http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201310867/abstract Abstract The functionalized catecholate, tetraethyl (2,3-dihydroxy-1,4-phenylene)bis(phosphonate) (H 2 -DPC), has been used to prepare a series of lithium salts Li , Li , Li , and Li . The phosphoryl-rich character of these anions was designed to impart flame-retardant properties for their use as potential flame-retardant ions (FRIONs), additives, or replacements for other lithium salts for safer lithium-ion batteries. The new materials were fully characterized, and the single-crystal structures of Li and Li have been determined. Thermogravimetric analysis of the four lithium salts show that they are thermally stable up to around 200 °C. Pyrolysis combustion flow calorimetry reveals that these salts produce high char yields upon combustion. Tin Phosphide as a Promising Anode Material for Na-Ion Batteries http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201305638/abstract Sn 4 P 3 is introduced for the first time as an anode material for Na-ion batteries. Sn 4 P 3 delivers a high reversible capacity of 718 mA h g −1 , and shows very stable cycle performance with negligible capacity fading over 100 cycles, which is attributed to the confinement effect of Sn nanocrystallites in the amorphous phosphorus matrix during cycling.

个人分类: 科研之路|3174 次阅读|0 个评论

心脏房颤病理及药物根治方法的探索

热度 1 sunhb 2013-12-13 17:59

论点：代谢障碍 易发人群→代谢废弃物在窦房 及周边新发 累积→ 与心肌上应激点形成特异高电势差浓差电池 →高频放电→ 心脏 激动 频率升高 - 心脏房颤 西医 学对房颤的经典解释认为： 心房类似易燃的燃料，肺静脉等处为点火开关，一旦冒出“火种”（病灶），便持续点燃心房处紊乱积累之“燃料”（基质），房颤就会轻易地发生。 心房 颤动是最常见的心律失常，随老龄化社会的到来，发病人数正成为排在高血压、冠心病之后的第三位心血管类疾病。目前房颤人口已达 一千 万人以 上 （ http://heart.yiwang.cn/xzbzl/1101/022231637.html ）。 由于房颤时，心房 收 缩功能 降低 ，血液容易在心房内淤滞沉降（血沉）形成凝血现象（胶体的通性），并随血液的播散至全身各组织，从而形成脑栓塞（中风、偏瘫）、肢体动脉栓塞（重者肢体坏死而须截肢）等后期病变； 有临床统计资料表明， 老年脑中风患者中， 约 有 1/3 是源于房颤；心房收缩动能的丧失加长期性心率加快还可导致心力衰竭（原因是由于心肌细胞能量代谢速率＜心房收缩频率，供能 不及时引发心肌疲劳 导致），其死亡率是正常人的两倍。 临床统计发现，引起房颤的诱因主要是： 1， 年龄因素。 65 岁以后发病率显著增加，其中一半以上的房颤患者的年龄超 80 岁。 2， 精神压力。研究表明，过大的精神压力加疲劳，过量饮酒，过度饮用咖啡因等，会引起内分泌的的紊乱，导致双代谢的障碍，进而影响迷走神经的交感神经的紊乱，扰动应激机制而房颤发生。（此种情况的发生，导致房颤患者的低龄化）。 3， 高血压的并发因素。高血压病人房颤发生率是其他人群的 2 倍。其诱发机制在于导致高血压形成的主要制约段——外周循环传递障碍，各溶液溶质的非正常聚集而 误触 应激传导通道（开关误触），形成心脏 非 正常应激 动作。 4， 甲亢导致并发。临床发现，甲亢患者并发房颤比较常见，即使是隐形甲亢，其发病率也比一般人群高五倍。 酶化学医学理论认为， 甲亢，必导致内分泌轴线的紊乱，肯定影响代谢的过程，尤其是 各组织 的新陈代谢，形成第三项 中 解释的状况发生。由于这种非正常 产生的 溶质聚集更快 、 更容易，所以甲亢远比高血压更易发生房颤 （女性更年期后房颤高发原因与此相同） 。 5， 心脏衰竭诱因。互为因果的关系。心衰使崩解废弃有机物 的 聚集则更容易 ，更易发生 误触应激传导 现象 ， 即更易发生房颤， 而房颤的发生又加速了心脏组织的疲劳老化速率。 6， 糖尿病。糖尿病的本质主要就是损害了各组织细胞的能量代谢与所需各种蛋白质及后续产物的合成，所以必然影响到心肌代谢而纤维化而失活及电位分布状况，或使心脏跳动应激机制受影响，所以血糖传递障碍产生后，房颤就成了一种必然趋势。 7， 其他：如风湿性心脏病 等 其他情况的代谢障碍的发生 ， 均会诱发房颤。 从以上的临床统计可以循证归纳出： 双 代谢及 机体 双循环效率的降低会使组织中体液的溶液性质发生变化，从而对组织、器官表达出物理、化学性质的变异，通过某一机制通道影响心脏缩放的应激过程，从而形成心跳异常：快则房颤，慢则心 跳过缓 。 我们知道， 传统医学认为， 心脏的激动过程是： 右心房上的窦房结自发节律性的通过 AV 结等传导组织与心脏的各个部位间产生电信号，引发这些心肌组织细胞响应，使心肌产生规律性的收缩或舒张，从而形成心脏的脉动。 我们 依酶化学医学理论分析 认为： 心脏的跳动控制 机制 是由于窦房结与心脏各组织间的应激点 之间构成 电池现象，并且根 据 心脏组织的成分组成可以推断 ， 这是一个浓差电池， AV 结等是一个具有诱导粒子存在 、 可调控电阻的传导组织，该电池的电势差及传导放电受制于内分泌和机体各脏器的适配能力。 房颤的发生，是由于相对于心脏各组织的应激点（响应电极），存在着除了窦房结（原电极）电极之外的副原电极，造成通过 AV 结传导系统的多次放电现象产生心率紊乱。——这是房颤的主要表现形式。 另外， AV 结系统本身的内部极性粒子分布或组 成 的紊乱，造成低电阻，使原电极与应激响应电极 间 只需稍微的浓差产生即发生放电 、 心脏激动现象， 由此 导致心动过速的主要原因——激素因素多为主因。 由此我们可以推测： 平衡窦房结处原电极的粒子浓度，通过扩散能力的增强消除副原电极，是消除房颤的选择。 根据此分析，我们将此原理与现代中草药成分化学药理相结合，采用以下方法进行了消除房颤的尝试： 1， 短期内，通过相关药物使用，升高体液内粒子（原电极副原电极）的内能、增强粒子扩散能力，同时提高血液血粒子的 荷 载能力及血液的渗透能力， 并 改善血液的流变性 （外周通过能力） ，从而消除了粒子的无 序 聚集，使窦房结（原电极）的粒子浓度呈动态平衡，副原电极则随粒子的扩散、周边组织的粒子浓度 的 均衡化而消失。根据以上的 房颤 原理可知，房颤则被缓解或治愈。 2， 长期，需进行内分泌系统的均衡化与各脏器功能适配性的调整。 这一措施对甲亢、更年期女性 、 老年人房颤是必须的。一般采取中医之“补元、平肝 、 滋阴”之方法达到目的。 当然，无论短期措施还是长期根治的方法，都应与临床措施相结合，如高血糖，高血压，尤其应有跟进调整措施。 用 此方法原理指导而研制的制剂已被较大范围志愿人群所应用。目前的有效率为 100 ％，已调治数十人，时长者已有三年余，无复发现象。

2269 次阅读|1 个评论

“一次电池”和“二次电池”的由来

热度 1 liwei999 2013-12-10 16:12

“一次”很少有歧义。“二次”和“两次”就有些不一样了。“一次电池”和“二次电池”的由来。 作者: mirror (*) 日期: 12/05/2013 06:30:18 电池可分为一次电池 （原电池） 和二次电池 （可充电电池） 。这样一排列， 一次 和 二次 的意思就比较明确了。如果不知道老名称，现代人会人认为 一次 电池就是只能用 一次 ， 二次 电池可以充电用 两次 。然后用“数学归纳法”，扩展到可以用 n次 。这个说法也很合理，很可能将来就“约定成俗”了。 次 的意思中，按新华字典的说法，第一意是【顺序,等第〖sequence;order〗】。然后才是【〖量词〗∶表示行动的回数〖times〗】。但 二次 这个说法容易带来“误解”，所以有 两次 的说法用来表达重复的 回数 ，而不是顺序。 二次 电池是相对 原（一次）电池 的说法。是表达一个工作的顺序、次序。从时间上论，1800年伏打发明的 伏打电池 。这是一次性的不可重复使用的。过来约一个甲子，1859年，法国人 普兰特 发明了铅蓄电池。这是在发电机发明前的事情（1870年），因此充电是要从别的电池获得电流（能）。从接线上看，就有了一次（源）和二次的区别。二次电池是由此得来的名称。 有了发电机后，可以从发电机获得电流，对 二次电池 充电了。因此， 二次电池 被称为蓄电池，意在把电能储存起来。原电池也从用溶液改成了用“糨糊”质的电解液，由 湿 电池变成了 干 电池。 “二手货”也是说一个物件换主人后再次使用。这里的“二”不能用“两”代替。什么时候要用“二”，什么时候要用“两”，什么时候又可以互换，外国人学汉语的时候够头疼的。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

个人分类: 镜子大全|15330 次阅读|1 个评论

[转载]锂硫电池新进展

hanlingeorge 2013-10-28 12:34

锂离子电池具有高电压、高容量等优点而占据了当前便携式电子设备的主要市场份额。然而随着人类社会的发展，对大规模储能用二次电池的需求越来越迫切。目前锂离子电池的能量密度已经不能满足未来发展的需求。由于高的理论容量（1675 mA h/g）和能量密度（2500 Wh/kg），锂硫电池成为一种潜在的下一代高能量电池。同时硫是一种低成本，在地壳中很丰富的元素且没有毒性，能够有效降低电池的成本。因此锂硫电池得到越来越广泛的关注。然而由于硫在循环过程中会形成可溶性的多硫化物，在隔膜与锂片上沉积从而造成不可逆的容量损失，同时硫的导电性也很差（10 -30 S/cm），放电时体积膨胀很严重（80%），这些问题严重制约了锂硫电池的性能。 为了缓解锂硫电池中的“穿梭”效应，解决硫的导电性差，体积膨胀等问题。对于材料设计而言，当前比较成功的方法是，利用多孔碳的介孔或者微孔的毛细管效应将硫引入材料的孔隙中，这样制备的材料具有很好的循环和改进的倍率性能，表面进一步的包覆能够有效的抑制多硫化物的溶解。然而这种方法所制备的材料充放电过电位较高（~0.4 V），长循环稳定性不佳以及在极高的电流密度下性能严重恶化。 最近， 韩国科学技术院Do Kyung Kim课题组使用AAO模板成功的制备了室温下稳定的单斜硫/碳纳米管复合物， 令人惊讶的是所获得的材料在保证很高放电电位的前提下具有非常小的过电位（~0.2 V），同时按整个正极材料的质量来算其可逆容量超过了1200 mA h/g，这是目前所报道的锂硫电池所具有的最高的能量效率与能量密度，突出了所制备的材料结构对于锂硫电池进一步发展的意义。另一方面，电极经过1000次循环后仍然保有初始容量的 75.8%，甚至在极高的电流密度下（67 A/g）也具有453 mA h/g的容量。这样的性能令人印象深刻，既解决了锂硫电池倍率性能差的问题，也保证了电池的长期循环稳定。这一研究成果让我们看到了未来锂硫电池产业化的曙光。

2230 次阅读|0 个评论

[转载]SnO2/石墨烯锂离子电池负极材料的制备

chvacuum 2013-10-23 23:32

以氧化石墨和氯化亚锡为原料，采用原位合成法制得SnO2/石墨烯纳米复合材料。该方法不需外加还原剂,也避免了SnO2 纳米粒子和石墨烯在机械混合过程中的团聚问题。XRD 和TEM 等的分析结果表明，纳米SnO2 颗粒都均匀地分散在石墨烯表面，其中纳米SnO2 的粒径和石墨烯的厚度分别为3~6 nm 和1.5~2 nm。 电化学测试的结果表明: 1)在200 mA/g 电流密度下循环100 次后，SnO2/石墨烯负极材料的嵌锂容量可稳定在552 mAh/g，容量保持率比单纯纳米SnO2 提高了4.4 倍; 2)在40、400、800 mA/g 的电流密度下，SnO2/石墨烯负极材料的放电容量可分别保持在724.5、426.0、241.3 mAh/g，表现出较好的倍率性能，该结果归因于石墨烯良好的导电性及其二维纳米结构。 原文阅读： SnO2/石墨烯锂离子电池负极材料的制备及其电化学行为研究 http://www.chvacuum.com/graphene/104345.html

个人分类: 真空|2342 次阅读|0 个评论

[转载]四结光伏电池转化率44.7%创世界纪录

hanlingeorge 2013-10-22 08:52

据物理学家组织网9月24日报道，德国弗朗霍夫太阳能系统研究所、法国聚光光伏制造商Soitec公司、德国柏林亥姆霍兹研究中心今天携手宣布，他们制造出一款在太阳光浓度为297下光电转化效率高达44.7%的四结光伏电池，创造了新的世界纪录。他们表示，最新研究有望大幅降低太阳能发电的成本并为获得转化效率高达50%的太阳能电池铺平了道路。 其实，早在今年5月份，上述三家机构和企业就同法国原子能委员会电子与信息技术实验室（CEA-Leti）的科学家联合推出了当太阳光线浓度为319时，光电转化效率高达43.6%的光伏电池。在此基础上，科学家们经过详细的研究和优化精炼，制造出了光电效率达44.7%的太阳能电池。 这些太阳能电池主要用于聚光光伏设备中，聚光光伏技术（CPV）是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术。利用光学元件将太阳光汇聚后再进行发电的聚光太阳能技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。 最新研制出的四结太阳能电池中的单个电池由不同的III-V族（元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb等）半导体材料制成，这些结点逐层堆积，单个子电池能吸收太阳光光谱中不同波长的光。 这项研发工作的负责人、弗朗霍夫太阳能系统研究所的弗兰克·狄默思表示：“多年来，我们一直致力于这种多结太阳能电池的研发工作。这种四结太阳能电池是我们多年心血的结晶。除了改进材料和优化结构之外，被称为‘晶圆接合’的新程序在研发过程中发挥了关键作用。凭借这一技术，我们能将两个半导体晶体有序地结合起来，而不是让其胡乱地堆积在一起。利用这种方式，我们能生产出最佳的半导体结合体，从而制造出效率最高的太阳能电池。” Soitec的主席和首席执行官安得烈-雅克利曼·安德里-荷夫表示：“在不到4个月的时间内，太阳能电池转化效率的记录提高了1%，这证明四结太阳能电池设计方法极具潜力，我相信，太阳能电池的转换效率即将超越50%。” 更多阅读: 物理学家组织网相关报道（英文）

1410 次阅读|0 个评论

[转载]哈佛大学Jennifer Lewis教授 3D打印锂离子微电池

hanlingeorge 2013-10-12 08:40

Jennifer A. Lewis从2002年起便在Advanced Materials上发表了大量论文，并于当年夏天加入了该杂志的编辑顾问委员会。她为顾问委员会带来了大量的宝贵经验，目前她也是Advanced Functional Materials和Soft Matter的顾问委员。她在Advanced Materials上最新发表的论文包括通过 多喷嘴阵列进行高通量打印 和 3D打印锂离子微电池 。 Jennifer是美国哈佛工程与应用科学学院Wyss生物启发工程研究所的Hansjorg Wyss 教授；同时是Wyss生物启发工程研究所的的核心成员。她的主要研究兴趣涉及材料与器件，生物与人造系统，以及能源与环境系统。她通过整合材料合成、复杂流体、微流控、3D打印，设计制造了在不同尺度上可控成分和结构的功能材料。 她于1986年在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校获得陶瓷工程理学学士学位，1991年在美国麻省理工学院获得陶瓷科学的博士学位。她获得了包括美国总统教授奖，美国陶瓷学会布鲁诺尔奖，美国化学学会的朗缪尔讲座奖以及材料研究学会奖章在内的大量荣誉。她是美国陶瓷协会、美国物理协会、材料研究协会以及美国艺术与科学学院的会员。 Jennifer对科学与教育充满热情，近二十年来一直致力于教育和宣传事业。最近她参与共同创立了一家名为电子墨水的公司，希望能够实现用于印刷电子线路的导电墨水的商业化。除了创新和创业，她还一直通过为一些联邦机构服务来指引科学和技术的新方向。 来源： MaterialsViews.com 翻译：徐俊骅

2468 次阅读|0 个评论

[转载]全固态电池与新型固态电解质 关键是陶瓷氧化物的超离子导

hanlingeorge 2013-10-12 08:31

Scientists work to develop ceramic conductors for Li-ion batteries Published on July 31st, 2013 | Edited by: Jim Destefani Making the lithium-ion batteries that power everything from hybrid and all-electric vehicles to cell phones and other mobile electronic devices safer, longer lasting, and less expensive is a key goal for researchers in the field. Conventional Li-ion batteries use a liquid conducting medium to allow current to flow between the battery’s anode and cathode. Scientists at Michigan State University (E. Lansing) are among several groups working to change that by developing solid conductors with current-conducting capability the same as or better than that of liquid conductors. “We’re working to create the next generation of batteries for electric vehicles,” says researcher Jeff Sakamoto. “If you want to eliminate ‘range anxiety’ and sticker shock, you must have a battery that stores a lot more energy—four or five times more—and cost about a fourth or fifth of what lithium-ion batteries cost today.” According to Sakamoto, assistant professor of chemical engineering and materials science, a class of ceramics called superionic conductors is among the most promising candidate solid conductor materials. “The goal is to move away from liquid cells and toward solid-state batteries that are safer, cheaper to manufacture, less sensitive to degradation at higher temperatures, and more durable,” Sakamoto says in this news release . Ions move throughs superionic conductors just as efficiently as through liquid electrolyte—at ~1 mS/cm at room temperature, according to Sakamoto. “In a typical superionic conductor, a stable ceramic oxide or sulfide primary lattice provides a ‘skeleton framework’ that allows a highly mobile sublattice of cations, in this case lithium ions, to move freely,” he explains in an email. The MSU team is studying ceramic oxide superionic conductors with the garnet mineral structure and nominal composition of Li 7 La 3 Zr 2 O 12 . Sakamoto says he has been working with this material, along with Jeff Wolfenstine of the Army Research Lab in Adelphi, Md., for about four years. Rapid induction hot pressing technique developed at MSU results in test membranes of ~98% theoretical density to enable fundamental studies. Credit: G.L. Kohuth/MSU. “I am excited about this material because it has a unique combination of superionic conductivity and stability against lithium,” Sakamoto says. “The latter opens the electrochemical stability window to enable metallic lithium or other advanced anode materials.” The MSU group has synthesized the material in powder form through solid state reactions and a sol–gel alkoxide method, and now is using a “simple, cheap, scaleable water-based technique,” Sakamoto says. (The large photo above shows Travis Thompson, a doctoral student in materials science and engineering, preparing to synthesize the material. Credit: G.L. Kohuth/MSU.) “Once we obtain the powders, we fabricate and densify membranes through a rapid induction hot pressing technique that we developed,” he continues. “Although it may not be scaleable, RIHP does produce membranes in close to the ideal form (~98% theoretical density) to enable fundamental studies.” Sakamoto says the garnet material was first reported by a German research group several years ago, and that researchers at Toyota, BASF, Bosch, NGK, Samsung, and other companies are also working with the material. “My group has investigated new areas such as synthesis, stability, and device integration,” he says. “I am optimistic that this material has the potential to enable numerous new energy storage technologies such as solid-state, redox-flow, lithium-sulfur, and lithium-oxygen energy storage technology.”

1942 次阅读|0 个评论

[转载]新型“微生物电池”可高效利用污水发电

热度 1 hanlingeorge 2013-10-8 09:25

新型“微生物电池”可高效利用污水发电 图片来源：Xing Xie,Stanford Engineering 生活污水看上去不太像电池的能量来源，但一种新近问世的“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为电能，其效率已接近某些商业化的太阳能电池。 斯坦福大学研究人员9月16日在美国《国家科学院院刊》上报告说，这种“微生物电池”的阳极上有产电菌，阴极为氧化银固体。电池工作时，阳极上的产电菌从生活污水中摄取有机物，其分解并获得电子，这些电子通过外电路传递到阴极，从而产生电流。 过去十多年里有多个研究小组探索利用产电菌来制造“微生物电池”，但能量转化效率一直不如人意。斯坦福大学研究人员发明的这种“微生物电池”尽管设计简单，但能量转化效率高达30%，与一些商业化太阳能电池相当。 研究负责人、斯坦福大学副教授崔屹对新华社记者解释说，这种“微生物电池”效率提高，主要是因为使用了氧化银作为阴极材料。 用了氧化银阴极后，不会像以前的一些类似电池那样有氧扩散至阳极，导致有机物被氧化消耗而降低效率。其次，氧化银阴极还可重复使用，并且循环利用的过程不需要消耗太多能量。阴极上的氧化银得到电子后会还原为银，当氧化银都转化为银时，将阴极从电池系统中取出，又可以重新氧化为氧化银循环使用。 一旦这种技术得到应用，或许可以节约处理污水所需的电力。崔屹说：“处理1立方米的典型市政生活污水需要消耗约0.6千瓦时能量，而污水中以还原性有机物的形式存在的能量大约有2千瓦时。如果能有30%的能量转化效率，我们就能回收约0.6千瓦时的电能。” 不过氧化银造价相对较高，限制了这种“微生物电池”的大规模应用。崔屹说，他们正在利用材料科学和纳米技术开发新型廉价阴极材料，相信很快会有新的进展。（来源：新华社 林小春）

1532 次阅读|3 个评论

[转载]5V锂离子电池正极材料人造SEI膜

hanlingeorge 2013-9-29 12:37

锂离子电池是目前大规模商业的能量密度最高的二次电池体系，但仍然无法满足下一代消费电子设备特别是电动汽车等对电池能量密度的要求。发展高能量密度的电池体系早已是大势所趋。 电池的能量密度与放电电压成正比，因此，提高正极材料的放电电压有助于提高电池的能量密度。尖晶石结构的LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 因具有高达4.75 V的电压，被认为是一种非常有潜力的低成本和高性能的正极材料，然而现有的商业化锂离子电池所用电解液在此高电位下并不稳定。同时，LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 在充电过程中容易发生歧化反应产生二价锰离子而溶于电解液中，最终导致正极材料发生不可逆的结构变化。如何克服电解液在此电压下的分解及提高正极材料的结构稳定性是尖晶石结构LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 性能提升的瓶颈。 为了解决高电位正极材料与传统电解液界面在充放电过程中不稳定的问题， 美国橡树岭国家实验室的Juchuan Li 等人使用磁控溅射的方法在高电位LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 正极的表面均匀溅射上一层锂离子导体Li 3 PO 4 （Lipon）作为人造SEI膜 ，研究结果表明，这种人造SEI膜能够有效的提高电解液的稳定性，库仑效率从包覆之前的90%提高到了包覆之后的98%。然而Li 3 PO 4 膜层的增加会提高电阻，使电池比容量相对减少。作者通过优化实验，发现最佳的人造SEI厚度是在1—50 nm之间，在这一区间内电池既具有很高的库仑效率，也具有很好的比容量和循环性能。

2646 次阅读|0 个评论

燃料电池汽车或将卷土重来

ScienceNews 2013-9-13 14:50

作者：本刊见习记者 张文静 已经远离人们视线许久的燃料电池汽车似乎要强势回归了。 日本丰田汽车公司日前宣布，在今年晚些时候将揭开一款新型氢燃料电池轿车的神秘面纱，并定于2015年将其投放市场。同时，其他几家全球知名的汽车制造商也宣布，将在燃料电池技术商业化方面进行合作，包括今年年初结成战略合作伙伴关系的福特、戴姆勒和日产，以及刚刚宣布合作的通用和本田。 “通用、丰田等汽车制造商在燃料电池汽车的研发上付出了巨大的努力，燃料电池汽车的可行性超乎大多数人的想象。”美国密歇根州安阿伯市的非营利性组织——汽车研究中心的制造、工程和技术联合主任Brett Smith说。 尽管氢燃料电池汽车曾屡屡受到质疑，未来发展也还面临诸多挑战。但近年来研究者已经在这项技术上取得了重要进展，尤其是大幅降低了它的成本，让人们看到了燃料电池汽车蓬勃发展的希望。而随着汽车排放标准制定的愈加严苛，燃料电池汽车也将发挥其重要的作用。 一度陷入低谷 燃料电池汽车曾经是美国布什政府的宠儿——布什总统曾经在2003年国情咨文演讲中建议提供12亿美元资金用以支持这项技术的研发，但好景不长。 虽然燃料电池汽车前景良好，因为它可以和传统汽车一样方便，而且只释放对环境无害的水蒸气，但昂贵的价格却使人望而却步。另外，燃料电池汽车要想付诸实际应用还必须建设足够的氢燃料补充站，这也需要巨额投资。 对于人们普遍认为氢燃料电池汽车具有的环保性，质疑也从未停止：尽管氢燃料电池汽车本身不排放二氧化碳，但是用以生产氢燃料的天然气却是一种化石燃料，生产过程会释放出大量的二氧化碳。虽然用太阳能或风能也可以生产氢燃料，但这种方法效率较低且成本高昂。 由于氢燃料电池汽车技术面临的挑战愈加明显，人们对它的兴趣开始逐渐冷却，布什政府也转而强调生物燃料。2009年，奥巴马政府削减了对燃料电池汽车研究与开发的资金投入。彼时，美国能源部长朱棣文称，燃料电池汽车要想取得成功除非发生奇迹。 发展重现曙光 奇迹就这样发生了。 从2009年开始，与燃料电池汽车相关的成本开始逐渐下降。几年前，通用和丰田各自需要花费100万美元来制造燃料电池汽车的技术原型。而现在，丰田将燃料电池轿车的售价目标定在低于10万美元。 成本之所以会大幅降低，是因为丰田已经研发出了能够减少燃料电池系统中零部件数量和所需贵金属铂的量的方法。丰田称其正在努力研发燃料电池轿车的制造等技术，希望在2015年正式投放市场前能够进一步降低成本。 美国丰田汽车销售公司战略规划副主席Chris Hostetter称，这款燃料电池轿车有可能以五万美元的低价出售，这个价格要比特斯拉生产的拥有相似里程数的Model S电动汽车售价要低。 “燃料电池汽车的成本正在以相当稳定的速度下降，”加州大学戴维斯分校交通运输研究所主任Daniel Sperling称，“汽车行业的大多数人认为，一旦开始大规模生产，成本将不是障碍。” 同时，最新的研究表明，相较于传统汽车和纯电动汽车，燃料电池汽车似乎对环境更为有利。 今年5月，美国能源部公布了燃料电池汽车2035年二氧化碳排放量的预期数据，其中包括氢燃料的制造、压缩和运输所产生的二氧化碳量。数据表明，氢燃料电池汽车排放的二氧化碳量将少于当前传统汽油动力汽车排放量的一半。 相比于电动汽车，氢燃料电池汽车在环保方面的优越性主要体现在严重依赖煤电的地区。在煤电使用较少的地区，电动汽车的前景还是非常乐观的。而且未来，可以预期电动汽车将能够通过清洁能源进行充电，如风能和太阳能等。 燃料电池汽车的优势还显示在有利于解决可再生能源的间歇性问题上。比如，夜晚用电需求较低，此时产生的风能也许就会过剩。而现在，德国就打算将夜间产生的过剩风能用来电解水，从而产生氢燃料。 Sperling认为，这种利用氢来储存过剩可再生能源的方法是非常可行的。他同时强调，其他一些低碳造氢的方法也正在发展之中，比如将太阳光直接转化为氢等。尽管这些方法现在还处于早期开发阶段，但前景良好。 虽然具有种种优势，但对于燃料电池汽车而言，最大的挑战依然是氢燃料补充站的缺乏。与可以在家充电的电动汽车不同，氢燃料电池汽车需要建立一个燃料补充站的大型网络。 对此，有些人认为，一个城市只要有几个氢燃料补充站，就足以使人们产生购买氢燃料电池汽车的热情。但Smith却不以为然：“在我知道城市的每个角落都设置了燃料补充站之前，我是不会购买氢动力汽车的。” 汽车制造商也意识到了这个潜在障碍。最近，丰田就在积极争取在其氢燃料电池汽车投放市场前，能够设置更多的氢燃料补充站。“我们最担心的还是基础设施建设。”Hostetter说。 全球合作研发 对燃料电池汽车的热情有了，但研发所需的巨额投资，却使这些企业无法再单打独斗下去。为此，全球各大汽车制造商纷纷找寻合作伙伴，共同推动燃料电池汽车技术的研发。 今年1月，福特、雷诺－日产和戴姆勒宣布结成战略合作伙伴关系，宣布将于2017年推出消费者可承受的、批量生产的燃料电池汽车。而仅仅在此一周前，宝马和丰田也宣布了类似的合作开发协议。 通过在燃料电池堆和其他系统零部件上的合作开发，福特、戴姆勒和雷诺－日产希望能够在技术上有所提升并实现大规模生产。一旦生产量提高了，这些汽车制造商就可以取得规模经济效益，并投放更多消费者负担得起的汽车，戴姆勒董事会成员Thomas Weber如是说。 同时，各国制定的燃料效率标准和对碳排放的限制，也在刺激着汽车制造商向新的技术领域进行投资。为了降低研发成本，这些企业制定了一系列合作研发计划。如福特和丰田就合作开发在北美销售的适合大型汽车的混合动力系统。 但是，氢燃料补充站等基础设施的缺乏，使燃料电池汽车的销售局限在一些市场的缝隙之中，只能在配备氢燃料补充站的城市中，出售给具有环保意识的人士等数量有限的消费者。 即使汽车制造商对燃料电池汽车显示出越来越浓厚的兴趣，但目前其成本仍然大大高于传统汽车。如果全球汽车企业的合作研发，能够在今后的若干年内大幅降低成本，那么燃料电池汽车的吸引力将会进一步上升。■ （本文部分内容源自《麻省理工学院技术评论》） 《科学新闻》 (科学新闻2013年第07期 能源)

846 次阅读|0 个评论

[转载]燃料电池汽车或将卷土重来

hanlingeorge 2013-9-4 11:06

已经远离人们视线许久的燃料电池汽车似乎要强势回归了。 日本丰田汽车公司日前宣布，在今年晚些时候将揭开一款新型氢燃料电池轿车的神秘面纱，并定于2015年将其投放市场。同 时，其他几家全球知名的汽车制造商也宣布，将在燃料电池技术商业化方面进行合作，包括今年年初结成战略合作伙伴关系的福特、戴姆勒和日产，以及刚刚宣布合作的通用和本田。 “通用、丰田等汽车制造商在燃料电池汽车的研发上付出了巨大的努力，燃料电池汽车的可行性超乎大多数人的想象。”美国密歇根州安阿伯市的非营利性组织——汽车研究中心的制造、工程和技术联合主任Brett Smith说。 尽管氢燃料电池汽车曾屡屡受到质疑，未来发展也还面临诸多挑战。但近年来研究者已经在这项技术上取得了重要进展，尤其是大幅降低了它的成本，让人们看到了燃料电池汽车蓬勃发展的希望。而随着汽车排放标准制定的愈加严苛，燃料电池汽车也将发挥其重要的作用。 一度陷入低谷 燃料电池汽车曾经是美国布什政府的宠儿——布什总统曾经在2003年国情咨文演讲中建议提供12亿美元资金用以支持这项技术的研发，但好景不长。 虽然燃料电池汽车前景良好，因为它可以和传统汽车一样方便，而且只释放对环境无害的水蒸气，但昂贵的价格却使人望而却步。另外，燃料电池汽车要想付诸实际应用还必须建设足够的氢燃料补充站，这也需要巨额投资。 对于人们普遍认为氢燃料电池汽车具有的环保性，质疑也从未停止：尽管氢燃料电池汽车本身不排放二氧化碳，但是用以生产氢燃料的天然气却是一种化石燃料，生产过程会释放出大量的二氧化碳。虽然用太阳能或风能也可以生产氢燃料，但这种方法效率较低且成本高昂。 由于氢燃料电池汽车技术面临的挑战愈加明显，人们对它的兴趣开始逐渐冷却，布什政府也转而强调生物燃料。2009年，奥巴马政府削减了对燃料电池汽车研究与开发的资金投入。彼时，美国能源部长朱棣文称，燃料电池汽车要想取得成功除非发生奇迹。 发展重现曙光 奇迹就这样发生了。 从2009年开始，与燃料电池汽车相关的成本开始逐渐下降。几年前，通用和丰田各自需要花费100万美元来制造燃料电池汽车的技术原型。而现在，丰田将燃料电池轿车的售价目标定在低于10万美元。 成本之所以会大幅降低，是因为丰田已经研发出了能够减少燃料电池系统中零部件数量和所需贵金属铂的量的方法。丰田称其正在努力研发燃料电池轿车的制造等技术，希望在2015年正式投放市场前能够进一步降低成本。 美国丰田汽车销售公司战略规划副主席Chris Hostetter称，这款燃料电池轿车有可能以五万美元的低价出售，这个价格要比特斯拉生产的拥有相似里程数的Model S电动汽车售价要低。 “燃料电池汽车的成本正在以相当稳定的速度下降，”加州大学戴维斯分校交通运输研究所主任Daniel Sperling称，“汽车行业的大多数人认为，一旦开始大规模生产，成本将不是障碍。” 同时，最新的研究表明，相较于传统汽车和纯电动汽车，燃料电池汽车似乎对环境更为有利。 今年5月，美国能源部公布了燃料电池汽车2035年二氧化碳排放量的预期数据，其中包括氢燃料的制造、压缩和运输所产生的二氧化碳量。数据表明，氢燃料电池汽车排放的二氧化碳量将少于当前传统汽油动力汽车排放量的一半。 相比于电动汽车，氢燃料电池汽车在环保方面的优越性主要体现在严重依赖煤电的地区。在煤电使用较少的地区，电动汽车的前景还是非常乐观的。而且未来，可以预期电动汽车将能够通过清洁能源进行充电，如风能和太阳能等。 燃料电池汽车的优势还显示在有利于解决可再生能源的间歇性问题上。比如，夜晚用电需求较低，此时产生的风能也许就会过剩。而现在，德国就打算将夜间产生的过剩风能用来电解水，从而产生氢燃料。 Sperling认为，这种利用氢来储存过剩可再生能源的方法是非常可行的。他同时强调，其他一些低碳造氢的方法也正在发展之中，比如将太阳光直接转化为氢等。尽管这些方法现在还处于早期开发阶段，但前景良好。 虽然具有种种优势，但对于燃料电池汽车而言，最大的挑战依然是氢燃料补充站的缺乏。与可以在家充电的电动汽车不同，氢燃料电池汽车需要建立一个燃料补充站的大型网络。 对此，有些人认为，一个城市只要有几个氢燃料补充站，就足以使人们产生购买氢燃料电池汽车的热情。但Smith却不以为然：“在我知道城市的每个角落都设置了燃料补充站之前，我是不会购买氢动力汽车的。” 汽车制造商也意识到了这个潜在障碍。最近，丰田就在积极争取在其氢燃料电池汽车投放市场前，能够设置更多的氢燃料补充站。“我们最担心的还是基础设施建设。”Hostetter说。 全球合作研发 对燃料电池汽车的热情有了，但研发所需的巨额投资，却使这些企业无法再单打独斗下去。为此，全球各大汽车制造商纷纷找寻合作伙伴，共同推动燃料电池汽车技术的研发。

1272 次阅读|0 个评论

[转载]固态锂离子电池

hanlingeorge 2013-8-28 09:19

一家初创企业有一种制造固态电池的压印方法。 美国奥兰多（Orlando）的一家初创企业研发了新的制造技术，可以提高电动汽车所使用的电池的稳定性和使用寿命。国家可再生能源实验室（NREL）的衍生公司Planar Energy公司正致力于扩大生产固态锂离子电池的规模。 传统的电池通常使用液体电解质，可能遭受会损害电池阴极的不良化学反应。用固态离子导体代替液体电解质可以提高电池的稳定性和使用寿命，因为不需要额外的元件使其保持稳定，所以电池可以变得更小。固体电解质也可以与更广泛的电池化学过程相兼容，有可能提供更高的功率或存储密度。 固态电源：Planar Energy公司首席执行官斯科特•法里斯（Scott Faris）拿的是一块用新的制造技术压印而成的固态电池阴极。 来源： Planar Energy 但固态电池的造价非常昂贵，很难将其扩大到笔记本电脑或车辆所需的尺寸。像其他固态器件一样，通常会使用复杂、昂贵、真空型的沉积方法生产固态电池。真空沉积限制了固态电池的厚度，这反过来又限制了它们的能量存储容量。因此，这些薄膜电池只能有限地使用在小型设备中。 使用压印制作工序来制造更厚的固态电池的努力由于缺乏可压印固体电解质材料（可压印电极通常必须与液体电解质相结合，在充放电过程中来回输送离子）而受到阻碍。 Planar Energy公司已经研发了一种卷到卷的生产工艺来制造更大型的固态锂离子电池。今年春天，该公司收到来自美国能源部先进研究计划署（Advanced Research Projects Agency Energy）项目授予的价值400万美元的基金，该公司说，它压印的固态电池的存储量是相同尺寸的液体锂离子电池存储量的3倍多。存储能量的增加可能主要是因为该公司的全固态电池不需要许多的在传统电池中占据空间的支撑结构和材料，从而拥有了更多的能量存储空间。 Planar Energy公司预计，与使用高真空机械制造的固态电池相比，其能减少一半的投资费用。该公司表示其生产工艺可以用来生产足以驱动电动汽车的大电池。 佛罗里达中央大学（University of Central Florida）先进材料加工与分析中心（Advanced Materials Processing and Analysis Center）主任素迪普塔•西尔（Sudipta Seal）说：“他们能使用卷到卷制作工艺来生产固体电解质——这是他们的优势。”佛罗里达中心已经独立验证了Planar Energy公司电解质的导电性，其导电性与在如今锂离子电池中使用的液体电解质一样高。西尔说：“数据表明，该材料的性能非常好。” 公司首席执行官斯科特•法里斯说，Planar公司的技术的关键在于其压印过程。真空沉积的好处是，它可以制造高品质的薄膜，可以让材料具有更高的导电性。正常情况下，薄膜的质量难以与使用卷到卷生产工艺制造的薄膜质量相匹敌。 法里斯说，Planar公司的生产工艺的驱动力是化学自组装。化学前体流到卷状金属或塑料基底的表面，它们彼此之间相互反应，形成纳米粒子网状物。该公司已采用了这种自组装化学方法制造电极和电解液。 国家再生能源实验室的高级科学家罗兰•皮茨（Roland Pitts）已经同意加入这个公司，他说：“这些电池有许多与薄膜电池一样的性能，但可以组合成大规格电池。”Planar Energy公司正在研发三种不同的电池化学技术。其中一种技术把锂锰氧化物与离子结合，可以运行的功率为3～5伏特，每克的充电容量为200毫安小时。皮茨说，这能媲美锂钴氧化物——目前市场上的一种高能量、高功率的电池化学技术。 法里斯说，该公司计划明年建造其自己的试验生产线，并将开始制造用于便携式电子设备的电池，以此证明该压印固态电池的可行性。他说，从长远来看，固态电池有可能扩大到汽车电池的规模。皮茨谈到Planar公司的目标时说：“我们希望跨越目前的技术，努力找到更好的技术。”

2477 次阅读|0 个评论

[转载]锂电池新电解质酰亚胺钠代替六氟磷酸锂

hanlingeorge 2013-8-28 09:18

锂电池新电解质酰亚胺钠代替六氟磷酸锂 钠酰亚胺用于电解质可耐高温，但会腐蚀电池中的铝集电器，石墨代替铝做集电器，就不会被腐蚀 一种新型锂离子电池可以存储更多能量，超过以前的型号，同时，性能很好，适应高温。它可以证明是有价值的，可用于混合动力汽车和电动汽车，这种用途的高密度电池通常会有安全风险。 存储介质： 莱顿能源公司制备锂离子电池采用两种格式，可驱动消费产品 来源： 麻省理工科技创业 莱顿能源公司（Leyden Energy）使用一种石墨集电器和钠酰亚胺（sodium imide），用于电池电解质中。这些材料使电池寿命更长，可承受更高的温度；莱顿公司一直拒绝讨论，它如何实现更高的能量密度。 这家公司表示，这种电池能量密度为每千克225瓦时。这属于高端范围的笔记本电池，大约高于锂离子电池50%，就是电动汽车使用的那种。这家有四年历史的新创公司，希望看到它的电池用于平板电脑制造商，就在今年晚些时候，莱顿公司总裁阿卡•帕特尔（Aakar Patel）说。 锂离子电池广泛用于消费类电子产品，但需要改变设计，以确保它们性能安全，用于电动汽车或混合动力汽车。汽车制造商通常不得不使用密度较低的电池，并利用电子装置和冷却系统，以确保电池单元不会运行太热。例如，特斯拉汽车公司（Tesla Motors）使用的电池就类似那些见于笔记本电脑中的，可用以驱动娄德斯达（Roadster）敞篷跑车。这家公司采用液体冷却和热量管理电子装置和软件，防止过热和其他问题。 阴极材料如锂铁磷酸盐（lithium-iron phosphate）有时用于电动汽车电池，因为它能够承受高温。需要权衡的是，它具有相对较低的能量密度，约每千克140瓦时。 莱顿公司的重点是电解质和集电器，因为这两者会影响阴极和阳极的性能，有助于确定电池的寿命和稳定性，帕特尔说。结果是电池性能很好，温度可高达60℃，他补充道。 莱顿公司的电池取代了六氟磷酸锂（lithium hexafluorophosphate），这是锂离子电池的一个组成部分，替代品是钠亚胺（sodium imide）。与六氟磷酸锂不同，它不与水反应，在电池内，这种反应会大大降低电池的使用寿命。六氟磷酸锂也会开始分解，在室温下失去效力，这更明显的是温度达到55℃的时候。酰亚胺钠在较高温度下不会分解。 但钠酰亚胺会有麻烦，会腐蚀铝集电器，这种集电器通常见于电池单元。石墨可以做一个很好的替代品，因为它不会受到这种攻击。他说：“关键进展对于莱顿公司而言不是电解质。他们神奇的是，他们没有使用铝做集电器，”温卡特•斯里尼瓦桑（Venkat Srinivasan）说，他是劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科学家，一直在留意这家公司的技术。“这种变化使他们可以改变电解质。” 帕特尔说，电池可以使用空气冷却，而不是液体冷却，这会使它们更便宜，更轻便。这家公司也在开发电池管理电子装置和软件，以防止充电过多或充电不足，这些问题会影响电池寿命，他说。莱顿公司最近接收到296万美元的拨款，是来自加利福尼亚州的一个项目，就是每月生产10个汽车电池组。 “莱顿的电池技术表现出非常现实的优越性，对于汽车电池组，表现在热管理、生命周期性能和能量密度上，”布赖恩•威丝曼（Brian Wismann）说，他是布拉默公司（Brammo）产品开发总监，这家公司正在开发电动摩托车，有兴趣使用莱顿公司的技术。 莱顿公司的新技术将首先出现在笔记本电脑电池中。这家公司称，这些电池将达到1000多次充放电循环，可对比300次循环的常规笔记本电池，而且有三年保修，而不是通常的一年保修。

2170 次阅读|0 个评论

[转载]电池行业进展评述

hanlingeorge 2013-8-27 09:30

电池行业进展评述 电池的突破性进展可以降低成本，提高电动汽车的性能和可再生能源的存储性能——但要使这些新技术商业化将会充满挑战。 电动汽车、混合动力车和可再生能源至少有一个共同点——如果它们要得到更广泛的应用，即代表了道路上行驶的大部分汽车或者承担大部分的电力供应，电池就需要得到显著改进。电池将需要储存更多的能量，传输能量的速度更快更可靠，并最终使成本显著降低。电池需要改进的具体办法根据不同的应用而各不相同，但在所有这些领域中，研究人员已经取得重大进展。 由材料科学与工程以及机械工程学教授杨少红（Yang-Shao Horn）和化学工程学教授保拉•哈蒙德（Paula Hammond）领导的麻省理工学院的研究人员们宣布了一种制造高功率锂离子电池的新方法，这种电池对混合动力汽车有用或有助于稳定电网。高功率电池充放电速度快。在混合动力汽车中，其目的是作为汽油发动机的补充，使其在最有效的状态下运行。在低速短距的情况下，电池驱动汽车并进行加速，降低对发动机的需求。它还从制动过程中捕获原本会以热能形式损失的能量。对于电网来说，这样的电池可以缓冲电力供应和电力需求之间的变化——这非常重要，因为电网中引入了各种不同的电力来源，比如风能和太阳能。 高功率：麻省理工学院的研究人员们宣布了一种制造高功率锂离子电池的新方法 来源： 科技创业 麻省理工学院的研究人员们展示了一种新的电池电极，其以特殊处理过的碳纳米管为基础，拥有数以千计的持续使用周期而没有任何性能上的降低。例如，用这种电极生产的电池可以提供足够的能量来驱动大型货车或垃圾车，而没有这样的电池，这些车辆就会因为太过沉重而无法被电池驱动（在这样的应用中，研究人员就需要增加电极的厚度）。如A123 Systems这样的公司——总部位于马萨诸塞州沃特敦（Watertown）——已经开发出了非常高功率的锂离子电池，而其他学术组织和初创企业也正在研发以碳纳米管为基础的超级电容器，与电池相比，超级电容器储存能量的机理不同，特别具有高功率和长寿命的用途。 虽然新的电极可能最终对混合动力车有用，并有助于稳定电网，但它们对于其他的应用，比如全电动汽车，并不是特别有用。对于电动汽车而言，电池储存能量的总量比其传输能量的速度更重要，因为能量总额决定了电动汽车在两次充电间可以行驶的路程。研发了新碳纳米管电极的麻省理工学院的研究人员们也正在开发不同类型、能存储更多能量的电池。所谓的锂-空气电池是指电池的两个电极中有一个被充满空气的界面所代替，该技术最近已吸引了大量的政府资金和IBM这类公司的兴趣。从理论上讲，这种电池可以存储的能量是传统的锂离子电池的10倍。但该设计存在许多使其很难商业化的问题，比如其活性材料不能潮湿（它使用的锂金属一旦变潮湿能会着火），以及电池在经过几次充电后会逐渐停止工作。 像锂-空气电池一样，其他有潜力的高能量电池技术也面临着一些障碍，这可能有助于解释为什么使用高功率电池而不是高能量电池的混合动力车比电动汽车更成功。许多有前途的电池因化学过程很难大规模地实现，在几个周期之后就会崩溃，或者太过昂贵。据美国能源部表明，如今完整的电池组每千瓦小时需要花费800～1200美元，储存的能量大约为每千克100～120瓦小时。为了使电动汽车更实用并且让人们负担得起，美国能源部希望成本下降至每千瓦小时250美元，存储容量增加至每千克200瓦小时（实现这些目标将使构成电池组的单个电池的存储容量更高，每千克约为400瓦小时）。 虽然改善用于混合动力车和电动汽车的电池很困难，但电池研究人员所面临的最大的长期挑战之一是使电池可以廉价地存储由太阳能电池板和风力涡轮机产生的大量电能，以使来自这些能源的电能在没有阳光或没有风的情况下也能使用。目前，这种电池并不需要——因为传统能源所产生的电能已经足够弥补缺口了。但如果是太阳能和风能提供大多数的电力，就需要储存了，而如今的电池都太过昂贵。能源部对这类电池的目标是每千瓦时低于100美元，还不到用于电动汽车电池目标的一半。如今，建造一家天然气发电厂作为后备能量的来源或通过把水抽到高处——然后使水往下流以旋转发电机——来储存能量都比较便宜。这种低成本的电池有个实验性的方法被称为“液体”电池，它使用廉价的但需要自己组装的电池材料。 即使在实验室已经解决了电池技术上的问题，但要把这些技术商业化还是面临障碍。为了降低成本，电池制造商正把注意力转向不同于电动汽车和电网的应用领域，以使新技术开始起步，这些应用领域包括微电子、电动工具和赛车。插电式混合动力车也可以作为电动汽车的过渡。插电式设备使用备用天然气发动机以延长行驶距离，允许汽车制造商使用比电动汽车所需的更小、更便宜的电池组。汽车制造商——如通用汽车公司——预计今年将推出的雪佛兰Volt就是采用了这种方法。现在电动汽车有售，在未来几年将要发售昂贵的跑车或豪华车——其成本会很高，或者他们使用创新融资使前期成本降低，比如租赁电池组或提供每英里计划——类似手机公司提供的每分钟计划。

1397 次阅读|0 个评论

树枝状金属纳米结构用于燃料电池性能优异

PAMAM1224 2013-8-26 13:04

燃料电池是应用于便携式电子装置、固定电源和汽车应用的下一代能量转换技术，其中聚合物电解质膜（ PEM ）燃料电池较传统染料电池有以下优点：运行条件灵活，能够迅速改变输出功率、耐久性长、系统简单，因此是汽车动力源的首选。结果表明，在 PEM 燃料电池条件下，树状铂片比传统的铂催化剂有高得多的催化活性和耐久性。在 0.5v 下的 75 小时恒电势使用期测试期间，铂黑的性能下降 47% ，而铂片的性能仅下降 33% 。更重要的是，在耐久性测试中，在 75 小时运行期间的下降仅为 19% （ 1.2A/cm2 至 0.97A/cm2 ），与之相比，铂黑 MEA 下降了 43% （ 1.25A/cm2 至 0.71A/cm2 ）。对于铂燃料电池催化剂的耐用性这一性能，树状分子有非常广阔的应用前景。高性价比树枝状聚合物材料 (CYD-ND193/CYD-ND311/CYD-ND537) 的专业制造商—威海晨源化工新材料有限公司

200 次阅读|0 个评论

[转载]磷酸锰锂电池

hanlingeorge 2013-8-26 08:53

电动汽车也许将受益于一种新的电池制造方法 一种新的制造纳米结构材料的化学方法能帮助提高电动汽车一次充电行驶的里程及其可靠性，并制造出更好的能帮助稳定电网的电池。 位于华盛顿州里奇兰的西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory，PNNL）的研究人员开发了一种技术，能将无法正常储存电力的电位电极材料，转换成能比市场上现有的类似电池材料储存更多能量。 服务能源：当用一种新工艺培育磷酸锰锂时，形成了一种微小的盘。这些盘能传导电荷和锂离子，使其变成一种能储存电力的有用材料。 来源： 崔代荣（音译）/ 西北太平洋国家实验室 在刊于《纳米快报》（Nano Letters）的文章中，西北太平洋国家实验室的研究人员展示了固体石蜡和油酸有利于磷酸锰锂层状纳米结构的生长。这些“纳米盘”又小又薄，使得电子和离子（带有正电或负电的原子或分子）更易出入。这使得该材料——通常并不作为电池材料，因为它导电性差——变为储存大量电力的材料。 当研究人员测试该材料的性能时，他们发现它储存的能量比类似的商业电极材料——磷酸铁锂的理论最大能量容量多10%，磷酸铁锂用于电力工具及一些电动和混合动力车。 这种方法将开启一扇大门，使得一系列目前传送电和锂离子能力有限的材料也能用作候选电池材料。西北太平洋国家实验室的能源材料研究员崔代荣说，这一领域的研究人员发现绝大多数尚待研究的电池材料导电性不佳。这种新方法提供了一种提高导电性的简便方法。他说该方法还能与传统的电池制造技术相兼容。 磷酸铁锂和磷酸锰锂都是很有吸引力的电池电极材料，因为它们有稳定的原子结构。这种晶体结构——叫做橄榄石——比笔记本电脑和手机电池电极材料的晶体结构稳定得多。因此，橄榄石材料的寿命远比通常手机电池材料的3年时间长得多。有些制造商声称磷酸铁锂电池能经历30000次完全充、放电的循环，而不会有很大的储能容量损失——足以使电池维持50年，崔说。 理论上，磷酸锰锂能维持的循环次数与此相当，因为它们有相似的晶体结构。但磷酸锰锂多了一个优势，即，拥有比磷酸铁锂多储存20%能量的潜力，因为它的工作电压更高。然而，很难调整磷酸锰锂，克服它是电绝缘体的事实。 之前的尝试需要在制造固体电池材料前，在液体溶液中处理前体物——这个过程太昂贵，不适于商业生产。西北太平洋国家实验室的新方法去除了这个独立的液体处理步骤，简化了工艺，使其能与现有的生产技术相兼容。 为了准备这种材料，研究人员把化学前体物和固体石蜡及油酸混合。石蜡和油酸共同作用，使前体物材料形成尺寸和形状易控制的结晶体，而没有聚块。石蜡在过去经常处理材料的高温下溶解，并作为溶剂取代了早期研究中应用的独立的液体工艺步骤。 到目前为止，该材料的充电效率很低（尽管它提供电力的速度足以适用于许多应用）。崔表示下一步是研发一个更好的为纳米盘涂上碳的工艺，这样能提高导电性。 尽管磷酸锰锂比磷酸铁锂更吸引人，因为它能储存更多的能量，但相比其他类型的锂离子电池的电极，两者占据了相对较大的市场。达尔豪西大学的物理和化学教授杰夫•丹（Jeff Dahn）表示，这一特性也许使得它们最终更适用于固定设备——如储存来自电网的电力以消除可再生能源的不稳定性——而不适用于电动汽车。

2123 次阅读|0 个评论

[转载]磷酸钴锂锂电池与高通量筛选技术

hanlingeorge 2013-8-26 08:52

新的自动化方法使用高通量筛选技术，可以快速测试制造成千上万的高能电池材料 使用一种新的自动化方法，快速制造和测试成千上万的蓄电池单元（battery cells），这家公司就是野猫发现技术公司（Wildcat Discovery Technologies），这是家新创公司，在加利福尼亚州（California）圣迭戈（San Diego），这家公司已经开发了一些新材料，可以增加锂离子电池的存储容量，这些电池用于汽车和便携式电子产品，容量增幅超过25%。 电池工厂： 该机房存放着自动化设备，一周可制备测试数百个电池。每个电池的制备都采用不同的实验材料。 来源： 麻省理工科技创业 一些电池就是基于这些新材料，可延长电动车辆的行程，或者使汽车制造商保持相同的行程，但使用较少的蓄电池单元，从而降低电池组的成本，这是电动汽车最昂贵的部分。现在仍然需要做一些工作，以提高新材料的耐久性，但结果验证了野猫公司的高通量筛选技术（high-throughput screening technique），使研究人员能够快速整理组合材料。 高通量筛选普遍用于药物和化工产业，用以发现新的化合物和催化剂，这一技术已引入电池开发。野猫公司的工艺与众不同，可以制成完整的蓄电池单元，而不仅仅是电池的个别部件，比如电极。这是重要的，因为从性能上看，任何给定材料在电池中都要依赖它如何与其他部分相互作用。“采用传统的方法，你会得到很多假阳性（false positives）和假阴性（false negatives），”史蒂芬·凯叶（Steven Kaye）说，他是野猫公司的首席科学官。一种电极材料看起来本身可能很有前景，但却不适合一个完整的电池，因为它要相互作用的有电解质，添加剂和相反的电极，他说。而一种材料可能看起来很一般，但却能显着改善，因为会混合其它材料，用于电池。 野猫公司的新材料，是一种变种的磷酸钴锂（lithium cobalt phosphate），这种材料通常本来会被拒绝，因为它的运行电压会迅速摧毁电池的电解液，这种液体在电极之间传递锂离子。但是，研究人员使这种材料匹配许多新的电解质配方，最终发现了一种，可以承受高电压。总之，这家公司筛选了4000种材料，共用了约四个月，找到的材料是管用的。 这个过程开始是自动混合液体前体材料（precursor materials），随后产生的电极粉（electrode powder）具有不同的性质，会形成电极膜（electrode film），组合成电极、分液器和电解质，就在硬币状的电池中，是那种见于手表中的。这些电池都经过测试，最好的要进行改进。 能够整理上千种材料组合，并集成到完整的蓄电池单元中，“是相当令人印象深刻的，”杰夫·达恩（Jeff Dahn）说，他是达尔豪西大学（Dalhousie University）物理学教授，使用高通量方法研究电池材料。“他们已经走了很长的路，只用了很短的时间，”他说。 野猫公司始建于2006年，已经筹到1650万美元风险基金。公司也有收益，这些收益来自40多个研究项目，这些项目是与大型生产商搞的。公司创始人有彼得·舒尔茨（Peter Schultz），他是斯克里普斯研究所（Scripps Research Institute）的教授，也是高通量组合化学（high-throughput combinatorial chemistry）的开拓者。 蓄电池单元使用野猫公司的新材料，可多存储约60%的能量，这是对比同样体积的锂铁磷酸盐电池（lithium iron phosphate cells），这种类型是电动汽车制造商使用的。相比之下，一些高能量电池可用于新一代电动汽车，比如，那些电池就使用混合的镍，锰，钴，铍，而这种新材料会使能量增加25%以上，这是按等体积计算，凯叶说。 目前尚不清楚，这种材料会如何影响整体电池成本。提高容量会降低成本，更高的电池单元电压会简化电池组布线，这也会降低成本，但使用钴会使它们昂贵，超过磷酸铁锂。为了降低成本，该公司正在开发电极材料，用镍替代钴。 这种新电解液配方公司已经开发出来，这就可能使用其他相对高电压的电极材料，包括一种材料叫做氟磷酸盐（fluorophosphates），这种材料搭配高性能的相反电极，就可使电池容量翻番，凯叶说。 这家公司目前正在生产检测批次的新材料，希望把这项技术授权给材料和电池公司，但这些材料的耐用性还有待提高。经过150个充电周期后，这些电极材料的容量就会下降20%。要用于便携式电子产品，这种电池需要持续使用数百个周期。用于电动汽车，电池必须保持80%的存储容量，使用数千个周期。

3005 次阅读|0 个评论

[转载]锂-空气电池

hanlingeorge 2013-8-26 08:51

锂-空气电池 目前的发展方向是使这种电池能适用于电动汽车 空气催化剂：金和铂的合金纳米微粒（深色的区域）位于炭黑色基底上（浅色图案）；这些材料共同提高了锂-空气电池的效率。 来源： Yi-Chun Lu 该催化剂由金和铂的合金纳米微粒组成；在测试中，它能将充电能量的77%作为电能释放出来。研究人员说，这比之前公布的70%左右的记录还要高。6月第2周，《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）在线发表了这项研究，该研究提出了一种制造锂-空气电池催化剂的新方法，它甚至能达到比商用电池所需的85%～90%更高的效率。 锂-空气电池通过锂和空气中的氧反应来产生电能，由于其具有储存能量高的潜力而受到关注。与相同重量的如今使用的锂离子电池相比，锂-空气电池可以实际存储多达3倍的能量，比如，可以延长电动汽车的行驶距离。 但锂-空气电池样品也存在一些问题。除了非常的低效之外，它们通常只能持续几十个充电和放电周期。它们也不活跃，只能缓慢地释放能量，并容易被二氧化碳和水污染。作为其中一个电极的金属锂非常活跃，具有危险性，并最终形成会导致短路的树状晶体。 为了提高电池的效率，这项新的催化剂研究由材料科学工程和机械工程教授杨绍红（Yang Shao-Horn）领导，与机械工程和生物工程教授金柏莉•哈迈德-斯契费尔利（Kimberly Hamad-Schifferli）合作，设法解决其中最重要的问题。该催化剂有助于延长电池寿命。 当锂-空气电池放电时，金属锂与氧气起反应生成氧化锂并释放电子。当充电时，氧气被释放，金属锂被还原。新的催化剂促进了这些反应，由此减少了电池充放电时能量的损失。催化剂里的金原子可以促进锂和氧的结合；而铂原子则有助于还原反应，释放氧。 在某些方面，研究结果有悖于之前的假设。铂是已知的能促进燃料电池中氢氧结合的最好的催化剂之一，是最早试用于锂-空气电池用来催化锂和氧的材料之一。但是实验表明，铂的表现并不好，所以它被放弃了。 麻省理工学院的研究人员发现，铂在锂-空气电池中是有用的，但只是在逆向反应——充电过程中从氧化锂中释放氧——中有用。杨绍红说：“大家都知道铂在电池放电时不活跃，但我们发现，铂在充电反应中是最好的催化剂之一。” 杨绍红表示，另一方面，由于金的惰性，它通常被认为是一种不良的催化剂。事实上，麻省理工学院的研究人员是第一次使用金控制实验，来测量使用不良催化剂的反应。令他们吃惊的是，他们发现，金在催化锂和氧的结合时表现出色——比铂好很多（在杨绍红的研究小组发现这点之前的几个月，丰田公司的研究者就已经演示了这一成果，并注册了专利）。此外，研究人员发现，这两种催化剂在纳米微粒状态下结合时效率更高。杨绍红说：“它们在一起工作时会相互促进。” 除了提高效率，促进这些反应还有望增加锂-空气电池可充电的次数——通过减少会阻塞电池的氧化锂。当麻省理工学院的研究人员继续研发锂-空气电池时，他们将探讨这种可能性；他们会更细致地研究金铂催化剂，以了解它们是如何工作的；并通过对不同材料的组合来研发新的催化剂。 麻省理工学院的研究人员正努力通过使用少量的铂和金来降低催化剂的成本。一种方法是，在较便宜的材料制成的纳米微粒表层涂上薄薄的一层贵重的金属。法国庇卡底大学（Universite de Picardie Jules Verne）教授让•马里•塔拉斯孔（Jean-Marie Tarascon）表示，其他研究人员已经证实，廉价的氧化锰催化剂对锂-空气电池有效。他说目前这些材料已被证明比杨绍红的催化剂更有效率。

2444 次阅读|0 个评论

[转载]更安全、寿命更长、更轻的锂电池

hanlingeorge 2013-8-26 08:50

更安全、寿命更长、更轻的锂电池 固体聚合物电解质不易燃烧，因此天生就更安全些。 一种基于固体聚合物的新型锂电池正在酝酿之中。以柏克莱加州大学为基地的新创公司“西欧”（Seeo）称，他们的锂电池较之目前使用的锂电池，将会更安全、寿命更长、更轻，也更便宜。西欧公司的锂电池使用聚合体薄膜电解质，以及高比能量的轻型电极。劳伦斯柏克莱国家实验室眼下正在制造并测试这家从柏克莱加大派生的公司所设计的电池。 由于比其它电池更小更轻，锂电池在手机和手提电脑中得到了应用。按说，锂电池用于电动车和混合驱动汽车也大有前途，然而，常规材料和化学作用阻止了其在车辆上的广泛使用。 当前的锂电池使用氧化钴电极和液体电解质，典型做法是让锂盐在有机溶剂中溶解。当这种电极材料超负荷使用或扎破时，它能释放氧气、导致易燃溶剂着火、电池爆炸。此外，“充电电极与液态电解质反应活泼，这就降低了电池功率和循环寿命”，阿尔贡国家实验室（Argonne National Laboratory）电池技术小组主管卡里尔•阿米纳（Khalil Amine）这么评价。 西欧公司的主要突破在于固体聚合物电解质。固体聚合物电解质不易燃烧，因此天生就更安全些。此外，随着时间的流逝，这种电池将保存更多的功率，因为固体聚合物不会对带电电极起反应。“有关锂电池使用寿命的数据暗示，传统锂电池每500次充放电循环大约损失 40% 的功率”，西欧公司创立者之一的莫希特•辛格(Mohit Singh)说，“我们的锂电池循环寿命要好得多，每1000次循环损失的功率低于5%”。 不管是负极或阳极，固体聚合物电解质对锂金属薄膜也起作用，而锂金属薄膜比目前使用的阳极材料更轻。这就意味着同样的重量，这种锂电池能提供更多的能量。以单室电解槽为计算单位，西欧公司算出他们锂电池的能量密度相当于每公里300瓦时，比现时市场上锂电池的能量密度高出50%。 阿米纳指出，固体电解质锂电池带给制造业的附加好处是更为便宜。当液态电解质不得不密封在激光焊接的金属容器里时，塑性电解质却可以在热封袋囊里打包。 聚合物材料的优势保证了对聚合物电解质长达三十多年的研究。事实上，无线电操控汽车和MP3播放器中已经在使用这种聚合物锂电池了。但它们采用一种含有溶解剂的聚合物凝胶，所以，就像液态电解质一样，得冒着火或爆炸的风险，而且使用寿命也不长。 让固体聚合物跟液态电解质一样有传导力已经很难了。在一个充电电池里，电解质从正电极或阴极中传导锂离子到阳极。电解质的传导性越高，电池充电越快。总部设在美国明尼苏达州圣保罗的3M公司和设于加拿大蒙特利尔的供电公司“魁北克水电力”（Hydro-Québec），已经在固体聚合物锂电池上花费了十年以上的时间。“而为了提高传导性能，你不得不在摄氏60度以下操作聚合物”，阿米纳说，“这可一点都不实际”。 问题是聚合物的传导性和机械强度并非齐头并进的。辛格指出，“如果人们试图做出高离子电导性的聚合物，那最终得到的却是粘性物质”。 西欧用嵌段共聚物做薄膜来避开这个麻烦：嵌段共聚物材料含有两条连接的聚合物链，可自我组装成纳米结构。一条聚合物链形成一列导电柱，嵌入另一条充当坚硬基体的聚合物链中。辛格称，这种电解质薄膜很强大，而且跟液态电解质的传导性能几乎一样。 由于宣称做得出高传导性聚合物，西欧公司的技术“变得相当有吸引力”。阿米纳说，不过，“锂阳极也可能会是一个被长时间掌声所打断的表演”。锂有一种趋势，就是粗化表面并生成树枝状晶体，这可以延伸到阴极，从而缩短电池寿命。西欧公司需要做长期测试来证明其聚合物够硬，足以阻断枝状结晶。 聚合物电解质还有一个很大的固有缺陷。“跟液态电解质比，固体聚合物电解质总是受限于低离子传导性”，辛格说。这就意味着西欧公司的锂电池用于手提电脑、电动车辆或动力工具时可能受到限制。“这些聚合物无法对付象混合驱动电动车或动力工具等快速充电应用”。 http://www.technologyreview.com/

1648 次阅读|0 个评论

树枝状金属纳米结构用于燃料电池性能优异

PAMAM1224 2013-8-19 13:29

燃料电池是应用于便携式电子装置、固定电源和汽车应用的下一代能量转换技术，其中聚合物电解质膜（ PEM ）燃料电池较传统染料电池有以下优点：运行条件灵活，能够迅速改变输出功率、耐久性长、系统简单，因此是汽车动力源的首选。结果表明，在 PEM 燃料电池条件下，树状铂片比传统的铂催化剂有高得多的催化活性和耐久性。在 0.5v 下的 75 小时恒电势使用期测试期间，铂黑的性能下降 47% ，而铂片的性能仅下降 33% 。更重要的是，在耐久性测试中，在 75 小时运行期间的下降仅为 19% （ 1.2A/cm2 至 0.97A/cm2 ），与之相比，铂黑 MEA 下降了 43% （ 1.25A/cm2 至 0.71A/cm2 ）。对于铂燃料电池催化剂的耐用性这一性能，树状分子有非常广阔的应用前景。高性价比树枝状聚合物材料 (CYD-ND193/CYD-ND311/CYD-ND537) 的专业制造商—威海晨源化工新材料有限公司

205 次阅读|0 个评论

问题：可以发明出一种气体电池吗？

热度 2 zhangxw 2013-8-18 19:05

问题：可以发明出一种气体电池吗？ 张学文， 2013/8/18 我们有若干种干电池，一般理解为其材料是固体，但是引出的两个级板存在电位差，可以获得电流、或者说电能。这算固体电池。 我们发明了以铅蓄电池为代表的电池，它应当属于以液体（硫酸）为中介的湿的电池。不妨说它是液体电池。 我的问题是，是否可以发明一种电池，它是以不同的气体为的极板的电池！这根本不可能，还是理论上可能但是现在没有人造出来？

个人分类: 科学原始创新|3150 次阅读|7 个评论

[转载]稻壳也能做电池

hanlingeorge 2013-8-14 10:27

近日刊登在美国《国家科学院院刊》上的一份研究报告指出，研究人员能够将稻壳中的二氧化硅转化成硅，并且最终将其制成高容量锂电池的阳极。而高容量锂电池对于先进的便携电子设备，以及混合动力汽车的开发具有重要意义。 稻壳是稻谷外面的一层硬壳，它能保护内部结构免受昆虫和细菌的侵袭。稻壳富含纤维素、木质素、二氧化硅等成分。尽管全世界每年在稻米生产中作为废物产出的稻壳约为108吨，但是迄今为止稻壳仅回收用于廉价农业产品生产。 韩国科学技术学院的Jang Wook Choi及其同事着手利用稻壳的巨大潜力，开发高价值产品。稻壳包含独特的二氧化硅层，但是在纳米尺寸上能透气透水。该研究小组使用了几个步骤——包括酸和热处理，从稻壳的外层提取出了二氧化硅并把它转化成了硅。 这个过程保存了这种二氧化硅层原来的三维多孔纳米结构。然后，研究人员使用提取出的物质制作出了锂离子电池的阳极，结果发现它们有十分良好的电化学性能。 研究人员提出，回收的稻壳或可作为一种在很大程度上尚未得到利用的大规模资源，帮助满足人们对锂离子电池中的硅的需求。（来源：中国科学报张章）

950 次阅读|0 个评论

[转载]新型生物燃料电池

hanlingeorge 2013-8-14 10:22

环境的日益恶化使得人们越来越观测自身的健康，可穿戴生物医疗设备可实时检测人体生理参数（例如心率和血压等），从而获得医疗保健企业在其研发方面的巨大投入。虽然前景很诱人，但是可穿戴医疗设备的发展却一直受限于可持续电源的开发。近期已有许多科学家们致力于研究使用具有柔性的超薄印刷薄膜电池作为人体的合适可穿戴电源。然而，利用人体自身物质供应电能的电源设备研究却一直没有获得实质性突破。有趣的是，最近来自美国加州大学圣地亚哥分校（University of California, San Diego）的Wang教授及其研究团队 在Angewandte Chemie发表文章，介绍了一种可利用人体排出的汗液获得电能的表皮生物燃料电池 。 酶活生物燃料电池可在正常生理条件下，利用特定的化合物及其代谢物（如葡萄糖，乙醇等）的生物催化反应而产生电能。虽然可植入体内的葡萄糖生物燃料电池已经在一些小动物身上已取得了良好的效果，然而从人体获得电能的生物燃料电池却一直没有取得显著性的进展。 为了填补这方面研究的空白，Wang教授创新性地提出可通过该团队开发的表皮电化学传感器，收集并利用人体汗液中的乳酸盐，并在乳酸盐酶（lactate oxidase, LOx）的催化下产生电能。 作者所设计的生物燃料电池的主体由“UC”两个字母组成（见示意图），UC代表了作者所在的大学，University California。其中，U为该电池的阳极，在乳酸盐氧化酶的作用下乳酸盐脱下2个电子变成丙酮酸盐，而阴极的O 2 接受电子形成H 2 O。实验证明了该电池对乳酸盐具有高效的催化活力，当乳酸盐浓度为8 mM时，其能量密度能达到25 mW cm -2 从；当乳酸盐浓度提到到14及20 mM时，其能量密度可高达到34或44 mWcm -2 。 有趣的是，作者还招募了一些志愿者进行测试，发现根据志愿者的运动和出汗程度，不同个体佩戴电池所产生的能量也有很大不同，可从5到70 mW cm -2 不等。虽然目前该生物燃料电池还无法做到稳定的能量输出，但或许正如文章中提到的“没有汗水，就没有收获”（No sweat, no gain），我们想利用自身多发电的同时，也需要付出更多的汗水。

1292 次阅读|0 个评论

太阳能电池还是光伏电池？

liwei999 2013-7-20 08:04

初始是solarcell的说法。不是太阳“能”，就是太阳电池。但是用在表述这个太阳电池产业时，solar就不大好使了， 作者: mirror (*) 日期: 07/18/2013 01:49:37 因为solar是天然的，不必制造。因此就要有个新的说法。 光伏产业 的说法就出现了。不说 光电 是因为光电效应另有所指，solarcell虽然也是 光电效应 ，但是这属于 内-光电效应 ，与传统的真空里的 外-光电效应 不同。 光伏 应该说是个不错的命名，说“太阳能电池”就显得没有文化了。 两个字的名字好。不然的话，光-电池，干-电池等的说法，容易让LLM们钻空子、生歧义。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 ​

个人分类: 镜子大全|2972 次阅读|0 个评论

燃料电池汽车进展如何？

kejidaobao 2013-7-14 00:54

文/王 菊 燃料电池汽车是以氢为燃料，能量转化率高，行驶过程中没有任何污染物排放的新型汽车。因为氢来源广泛，多种化石能源、可再生能源、核能等都能转化为氢能，所以发展燃料电池汽车对于实现能源多元化战略、保障国家能源安全、减少石油依赖具有重要意义。燃料电池汽车技术得到各国政府、企业的广泛关注和支持。 1 列入各国研发计划 很多国家都在国家层面上形成完整的研究开发计划。2005年，美国出台《能源政策法》，将发展氢能和燃料电池技术的有关项目及其财政经费授权额度明确写入该法中。2012年9月，美国国会在新一期的能源修订会议上重新修订了氢燃料电池政策方案。欧盟2005年提出欧洲氢能发展战略展望，2007年在新能源政策中的战略能源计划中增加50％的能源科研经费，以发展低碳、高效的能源体系，并发布了计划在2007—2015年投入74亿欧元的氢能和燃料电池技术研究实施计划。日本2004年在国家《新产业创新战略》中将燃料电池列为国家重点推进的七大新兴战略产业之首，2007年经济产业省宣布，到2012年，日本政府将投资2090亿日元（约17.2亿美元）支持新一代车辆动力系统和燃料的发展，以减少石油的消耗和二氧化碳的排放，其中超过3/4的经费都将用于氢燃料电池车的研发。2010年丰田、日产、本田等汽车企业及日矿日石能源等13家能源企业发表了“关于国内采用燃料电池汽车及完善氢气供给基础设施的共同声明”，将于2015年以东京、中京、关西、福冈4大城市圈为中心开始燃料电池汽车的销售。经济产业省提出了建立100所加氢站、在4大城市圈实现集中普及的发展方向。从这个计划可知，日本2015年开始普及大众化燃料电池汽车。　 中国政府也非常重视燃料电池汽车等清洁汽车技术的发展。2009年财政部和科技部决定，在北京、上海、大连等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作，截止2011年11月，燃料电池汽车占整个示范车辆中的比例为0.19%。2012年国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020）》中要求，到2015年，国内燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。 2 开发的热点 氢能和燃料电池汽车技术不仅是政府支持的战略方向，也是汽车行业战略产品开发的重点，技术进步非常快。美国通用汽车公司新开发的搭载了通用第5代燃料电池技术的凯迪拉克Provoq也采用了“电-电”混合燃料电池技术方案，电池堆的体积较前一代减小50%，最高车速达到160km/h，0~100km加速只需8.5s，续驶里程达到480km。德国戴姆勒·克莱斯勒汽车公司从1994年到现在其开发生产的100辆燃料电池汽车在多个国家示范运行。日本本田公司开发的燃料电池汽车能在零下30℃启动，低温启动性能颇具优势，燃料电池汽车采用100kW电堆，实现了轻量化和小型化，续驶里程达到620km。丰田汽车执行副总裁内山田竹志在第26届世界电动汽车大会上表示：氢能是替代燃料的重要方案之一，逐步解决续航里程、寒冷条件等问题，推进成本降低，计划在2015年实现商业化的推广。 3 示范项目进展 目前，国际上已经有很多国家进行过或正在进行燃料电池公共汽车示范项目。 美国加利福尼亚州燃料电池伙伴合作计划（CaFCP）燃料电池示范项目，是一项汽车公司、燃料供应商、燃料电池技术公司和政府机构合作的项目。2001—2006年在加利福尼亚州燃料电池公交车累计示范里程已达165000km。 “欧洲清洁城市交通（CUTE）”燃料电池公共汽车示范项目CUTE项目于2001年11月启动，2006年5月结束第1期示范计划，项目中的36辆燃料电池公共汽车已累计运行200多万km。接着开始投资1900万欧元的二期示范：HyFleet:CUTE项目，2009年12月该项目结束，示范车辆运行总里程也超过200万km。 中国燃料电池公共汽车示范项目一、二期，是由科技部和全球环境基金（GEF）、联合国开发计划署（UNDP）支持、北京市、上海市共同组织实施。示范项目在2008年奥运会2010年世博会上展示和示范。在项目两期的整个示范运行中，12辆燃料电池公共汽车累计运行17万km，载客20万人，共减排400tCO2，并明显降低NOx，CO和HC、SOx和粉尘等污染物的排放。 4 成本降低 燃料电池技术取得进步的另一方面是成本降低了很多。根据2012年美国能源部研究结果：目前燃料电池成本比2008年和2002年分别降低了30%、80%以上（根据大规模制造预测，从2002年的275美元/kW降到49美元/kW）。这些成本降低反映出包括膜电级、白金使用量减少等一些关键技术的进步。美国能源部要求到2017年燃料电池成本控制到与目前汽油机相当的水平，即30美元/kW。 5 启示 氢能和燃料电池汽车技术开发是战略选择，一旦在技术上取得突破并形成产业技术，将对世界能源和交通发展格局产生重大影响。但是，氢能和燃料电池技术及其产业形成还需长期努力。国内政策决策者和汽车企业还需要加强认识，积极支持燃料电池技术和燃料电池汽车技术研发和示范，促进清洁、安全、高效和可持续发展的氢能经济的实现。 ​（责任编辑 王芷）

个人分类: 栏目：科技工作大家谈|4405 次阅读|0 个评论

有效的二次电池循环生产是解决风光电和电动汽车产业问题的钥匙

热度 1 llei66 2013-7-5 12:41

摘要： 二次电池是一种把电能和化学能相互转换的设备，已广泛应用于电能供应和移动式用电装置。近年来，风电、光电、电动车辆的应用对大规模的二次电池组需求极其旺盛，但二次电池购置成本使这些用户望而却步，也就限制了这些行业的发展。破解这一难题固然需要多方面的协作，但是二次电池的可持续生产却变成了问题的关键。我们认为，将二次电池生产资料国有化并委托生产企业进行生产、维护、回收再生产和管理成为破解问题的不二法门。在这种情况下，电池在全社会流通，消费者只通过租赁方式拥有电池的使用权。当电池不再能满足消费者需求时，通过双向物流送回生产厂再生。这样，风电、光电企业可以把电能直接储存在电池中，免除直流 - 交流变换时的耗损；也可以使用这些电池调峰填谷；充满电的电池在换电站通过换电方式供长途或短途电动汽车用户使用。电动汽车用户不必购买电池，也就不用担心电池的寿命。同时，电动车车价大幅度下降，可以使电动车走进千家万户，解决城市大气污染的问题。电动汽车也可以吸收城市夜间过剩的电力，使能源更加有效合理应用。 1 限制风电、光电和电动汽车产业发展的关键问题 1.1 风光电的间歇性和持续供电问题需要大规模储能电池解决 如果说，风电与光电发展的主要限制因素是什么，人们一定说是它们的间歇性和难控制性。其实，在大规模储电、逆变和智能输电装置的帮助下，风电和光电的间歇性被平滑，可以实现每天 24 小时不间断供电。但是，这样一来，因为大规模储电装置需要大量的储能电池，而储能电池的生产成本很高，资源需求量大；再加上风电的整流为电池充电，然后逆变成交流电也带来了能量利用率的下降；所有这些使风光电的生产成本大大增加，使本来就严重的风光电成本问题雪上加霜，也就使风光电应用成了一个难以解开的死结，使可持续生产的风光电成了“垃圾电”，造成了风光电产业举步维艰。 因此，风光电的出路在于大量的储能电池可以被低成本地使用。如果这些储能电池可以被直接使用，则更有利于这些高成本能量的有效利用。 1.2 电动汽车的动力电池和续航问题 无独有偶，还存在另外一个被储能电池困死的应用，那就是电动汽车。因为目前担负城市交通任务的内燃机汽车会产生大气污染，而且因为交通拥堵造成汽车走走停停，使汽油和柴油的能量利用率大大下降，而它又更加严重地加剧了大气污染。此外，城市人口白天工作，晚上休息造成了白天用电高峰，夜间用电低谷，这要求城市供电系统必须具有调峰填谷的能力。电动汽车可以储存城市夜间多余的电能供白天交通使用，其使用时不产生大气污染，因此是解决城市交通、因为城市交通产生的大气污染和城市峰谷用电等三大问题的不二选择。 对于电动汽车来说，一个决定其命运的问题是电池的购置成本问题，而购置成本问题可否化解决定于其质量和使用寿命问题。对于消费者来说，购买电动汽车，尤其是在花费了比内燃机汽车更高的费用之后，能否通过电力价格的优势使总使用成本降下来。也就是说，多出来的电池成本加上日后的使用费（主要是电费）是否不超过总汽油费用。当前者远小于后者时，电动汽车对消费者的吸引力自然是巨大的。实际上，按照目前的价格，普通家用轿车运行 100 公里，电动汽车需要的电费在 15 元以下，而汽油车的费用通常会在 50 ~ 80 元之间。这样，每运行 10 万公里，节省的费用是 3.5 ~ 6.5 万元之间。按照目前电池的生产成本，如果电池寿命较短（少于 10 万公里）时，就可能不划算。这肯定会带来消费者的疑虑。 其次，电动汽车的续航能力一直受消费者质疑。一般地，一组储存 15 度电的电池重 150 公斤以上，可持续运行 100 ~ 150 公里。要使汽车续航里程与汽油车相仿，需要 500 公斤以上的电池。因此，电动汽车不适于长途旅行，除非使用换电方式进行增程。换电方式有一个问题，就是消费者无论如何不会允许把自己的高品质电池与低品质电池交换。 因此，推动电动汽车发展，必须首先打消消费者对动力电池品质的疑虑，其次要保证在电池使用寿命期间总费用低于汽油车的费用。否则，绝大多数消费者不会购买电动汽车的。 作者认为，将电池的使用权和所有权分离是打消消费者疑虑、减少购车初期投入的唯一可行办法。 1.3 如果电动汽车的电池作为风光电电厂的储能电池 前文已指出，风光电和电动汽车的发展和应用都受限于储能电池。风光电使用储能电池储电来解决发电的间歇性问题，电动汽车则用动力电池的电能推动汽车。如果把电动汽车的动力电池用作风光电电厂的储能电池，二者的配合使用既可以消除逆变电产生的能量消耗，也可以解决储能电池的购置成本问题。因此，它们在电能的可持续产生和高效应用方面是一对绝配。 毫无疑问，限制将储能电池和动力电池结合起来的关键因素首先是电池的所有权问题，其次才是生产和使用成本问题。如果不能使所有权归全社会所有，任何形式的个人、部门所有制都会阻止电池的自由流通。生产成本和使用成本无论如何都是必须有的，因此不是决定因素。那么，怎样才能使电池成为全社会共有财产呢？ 我们知道，所有工业产品都具有确定的生产厂家，也具有使用寿命问题；电池也不例外。解决共有财产的问题，必须考虑电池生产厂家。让生产厂家拥有加工设备与技术和人力资源，让它们对产品具有加工权和特别所有权，其中所谓特别所有权是指通过银行特别贷款代社会管理的权利，是解决社会公共拥有这些资产的合理路径。 这样做符合国家有关政策，因为电池生产厂家必须解决废旧电池的问题。这意味着，从原材料加工成为电池，到电池使用寿命终结，电池生产厂家都可以拥有它们；而银行作为货币的管理者，拥有社会共有财产——货币的使用权。因此，银行把这些电池，无论是新的、半新的，还是废旧的，作为特别资产以货币作价作为社会长期投资。这样，电池生产厂家收取加工费，银行从生产厂家和消费者收取资源占用费，使电池如同货币一样成为社会共有财产。 当然，这里还存在一个问题，就是废旧电池的有效资源化问题。电池中都含有大量的无法再生的金属资源，其中有些还是珍稀的，有些是具有生理毒性的。例如，锂离子电池中可能含有稀有元素钴，镍氢电池中含有镍和稀土金属元素，镍镉电池和铅酸电池中含有具有生理毒性的镉和铅。如果废旧电池不能被有效资源化，则会产生资源耗散、产生污染。可以说，废旧电池的有效资源化直接决定了电池可否持续生产和使用。 2. 二次电池的循环生产是解决所有上述问题的关键 废旧电池的资源化是研究已久的问题。但是，大多数已有工艺仅仅有限地提取了废旧电池中的贵重金属资源，没有使价值较低的资源得到有效利用。因为商人的趋利性，监管不到位时这些过程造成了环境污染。我们在 2005 年起研究的二次电池循环生产技术可以最大限度地利用废旧电池的所有资源，大大减少了污染风险，能耗物耗和副产品都得到了显著较低，为解决风电、光电和电动汽车的应用问题提供了一把钥匙。 2.1 二次电池的循环生产技术 二次电池的循环生产，简单地说，就是使用废旧二次电池为原料，生产新的 相同规格的电池。该技术的思路实际上也可以用于一次电池的循环生产。事实上，金属空气燃料电池（如锌空电池）的机械式充电就是这样一种循环生产模式。 二次电池的循环生产是可能的。这是因为电池是一个密闭的系统，新旧电池含有的化学成分相同（像开口式铅酸电池的水含量可能不同，但金属含量不会发生变化）。虽然电池可以是棱柱形或圆柱形，电极可以是片状或（空心）圆柱状，电极也可以是卷绕或平行叠放的，所有的电池具有相同的结构，即外壳、正极、负极、隔膜和电解液。这使我们可能把它们一一拆解。 目前已工业化大量生产的电池包括一次锌锰电池、铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池，此外也有一些小批量生产的如银锌电池、锌空电池和各种实验性电池。我们以占二次电池市场一半的叠片式铅酸电池为例说明如何实现其循环生产。 首先，废旧铅酸电池被从上部温和切开，去掉上盖。对于富液电池，倒去硫酸后使用机械抓住正、负极汇流排把电极片取出，然后把正极片和负极片分开：否则直接把电极片取出后把正极片和负极片分开。 其次，分开的正极片和负极片被分置于两个机械中，使用水流冲洗、机械震荡等手段把电极活性物质与集流体铅合金格栅分开。 第三，得到的正极活性物质粉末用化学方法处理，得到纳微米级超细一氧化铅粉末，它将被用于制造新的铅酸电池正极片；其格栅合金被熔化、测定合金液体组成后添加缺失元素，重新制造合金格栅。 类似地，负极片被分为负极活性物质粉末和负极格栅合金。经化学处理、合金成分调整后用于制造新的负极片。 最后，将如上生产的正极片和负极片经固化后，组装于电池盒中化成，即得到新的铅酸电池。 在如上过程中，因为不使用高温冶金和铅精制过程，也避免了从金属铅制一氧化铅的过程，结果能耗、物耗、副产物和污染风险大幅度下降，经济效益和社会效益大幅度上升。原则上，除隔膜外所有的物质都可以被利用，因此能够实现铅酸电池的循环生产。 2.2 二次电池循环生产带来的好处 二次电池的循环生产除了可以降低能耗、物耗、副产品产量和污染风险外，它可以使生产厂家回收自己的产品。因此，生产厂家完全可以出租而不销售电池，根据电池的使用量收取租金。电池的所有权保留在厂家，通过银行抵押贷款让其成为社会财富。这样就实现了二次电池的使用权和所有权分离。 二次电池的使用权和所有权分离可以使使用者更关注电池的质量和服务，而不必过分在意生产厂家以及产品的类型。比如说，假如有多个电池产品可以保证汽车行驶令消费者满意的里程，消费者可能更在乎租金，以及发生意外（比如产品未能满足需求）和临时需求时能提供的服务。这些服务都可以由连锁经营的换电站直接提供，通过换电站和厂家的服务合同得到保证。 这样，在电动汽车消费者不需要购买电池的情况下，电动汽车生产厂家只需要提供不包括电池但具有通用电池接口的裸车，消费者的购车成本大大下降。在使用时，消费者只需要用自己的信用担保租用电池。这使电动汽车大规模地进入城市，解决城市短途交通的问题。电动汽车的大规模使用可以使城市夜间电力过剩问题得到解决，也使风电光电需要的大规模储电装置得到解决。 因为风光电装置可以安装在任何有太阳光和风的地方，因此换电站可以本身就是发电厂。当然也可以把换电站与风电场用专线连接起来进行供电。这样，长途旅行的电动汽车可以在 200 公里左右换电继续行驶，也在客观上帮助实现了长途驾驶疲劳的消除。 动力电池的使用权和所有权的分离保证了电池供应者使用双向物流的方式运送电池到任何指定地点，这样可以节省物流成本。动力电池在达到使用寿命后，也可以通过双向物流返回工厂，使之能够循环生产。循环生产保证了原材料供应，可以使生产厂家最大限度地免除了原材料市场的影响，也降低了原材料购置成本。 3 结论 这样，风光电产生的电力通过电动汽车动力电池储存，通过配送点用换电方式供长途电动汽车用户租用。因为配送点可以遍布全世界，电动汽车因此也就可以满世界地跑。因此，有效地进行二次电池循环生产是解决风光电和电动汽车两大产业发展问题的关键。

个人分类: 生活点滴|4735 次阅读|2 个评论

一些与电池有关期刊的影响因子[过去3年]

热度 1 bfax 2013-6-20 21:23

列出一些与电池有关的期刊的影响因子走势. 不限于电化学类, 但也不能穷尽, 只是根据个人兴趣收录. *Electrochem. Solid-State. Lett. 现已被 ECS 拆分成 2 份新的期刊. Rank Journal Publisher IF 2010 IF 2011 IF 2012 1 Nat. Chem. NPG 17.927 20.524 21.757 2 Angew. Chem. Int. Edit. Wiley 12.730 13.455 13.734 3 Energ. Environ. Sci. RSC 9.446 9.61 11.653 4 J. Am. Chem. Soc. ACS 9.019 9.907 10.677 5 J. Phys. Chem. Lett. ACS - 6.213 6.585 6 J. Power Sources Elsevier 4.283 4.951 4.675 7 Electrochem. Commun. Elsevier 4.282 4.859 4.425 8 Phys. Chem. Chem. Phys. RSC 3.453 3.573 3.829 9 Electrochim. Acta Elsevier 3.642 3.832 3.777 10 Electroanalysis Wiley 2.721 2.872 2.817 11 J. Electroanal. Chem. Elsevier 2.732 2.905 2.672 12 J. Electrochem. Soc. ECS 2.420 2.590 2.588 13 Fuel Cells Wiley 3.320 3.149 2.364 14 J. Solid State Electrochem. Springer 2.234 2.131 2.279 15 Solid State Ionics Elsevier 2.491 2.646 2.046 16 Electrochem. Solid-State Lett.* ECS 1.967 1.995 2.01 17 J. Appl. Electrochem. Springer 1.494 1.745 1.836

个人分类: 化学|7635 次阅读|5 个评论

[转载]分子电池

hanlingeorge 2013-6-9 17:40

据美国物理学家组织网近日报道，美国研究人员找到了一种方法，可以让电子在两个分子之间来回流动，这一新技术为有机电池的研发奠定了基础，也将促进人工光合作用技术的发展，将太阳光变成燃料。相关研究论文发表在近期出版的《科学》杂志上。 这项研究的领导者、德克萨斯州大学奥斯汀分校的化学家克里斯多弗·比洛斯基和乔纳森·赛斯勒指出，当分子“碰头”时，他们常常通过交换电子形成新的化合物。在某种情况下，这种电子交换过程会产生一个带正电荷的分子和一个带负电荷的分子。带相反电荷的分子会紧紧地“依偎”在一起，相互组合从而形成一些新分子。 然而，在上述最新的研究中，研究团队制造出了两个分子，这两个分子能够“会面”并且交换电荷，但是，它们不会结合而形成新化合物。比洛斯基解释道，这两个分子就像被弹簧连着一样，相互会面后又被分开。 研究人员发现，分子“碰面”交换电子后，会形成两个带正电荷的分子，这两个分子会互相排斥。研究人员也安装了一个化学开关，使得这种电子交换过程能够在相反的方向进行。赛斯勒补充到，这是研究人员首次在分子层面上，通过开关让电子前后流动。 比洛斯表示，这个系统为制造出高效的有机电池提供了重要的线索。理解这些分子中的电子交换过程可以让研究人员设计出有机材料来制造电池，存储电能，这样的电池不仅不会污染环境还可以被回收利用。 有机电池由有机材料而不是有毒的重金属组成，它们更轻薄，能做成任何形状，存储更多能量，与传统的电池相比，其生产过程可能更加安全和便宜。有机电池一直广受科研人员的青睐。 比洛斯基表示，如果配备了有机电池，手机将会更纤细、更轻薄，而且电池的使用时间可能达到一周甚至一个月而不是现在的一天。我们的新实验解决了制造出这种理想的商业电池所需要解决的基本的化学问题。 研究人员打算进一步证明这种电子交换过程能够以一种更加紧凑的形式出现，比如在一个薄膜内进行，而不是仅仅出现在溶液中。 赛斯勒表示，借助这个分子开关，研究人员有望研发出人工光合作用技术来模拟植物，将收集到的光线转变为能量，而不借助玉米等植物媒介。（来源：科技日报刘霞）

1307 次阅读|0 个评论

[转载]新型光能电池理论转化率42%

hanlingeorge 2013-6-9 17:23

加拿大科学家表示，他们研发出了一款新式的全光谱太阳能电池，其不但可以吸收太阳发出的可见光，也可以吸收不可见光，从理论上讲，转化效率可高达 42% ，超过现有普通太阳能电池 31% 的理论转化率。研究发表在最新一期的《自然—光子学》杂志上。 此款基于胶体量子点（ CQD ）的高效串接太阳能电池由加拿大首席纳米技术科学家、多伦多大学电子与计算机工程系教授泰德·萨金特领导的科研团队研制而成。论文主要作者王希华（音译）表示，该太阳能电池由两个吸光层组成：一层被调制用于捕捉太阳发出的可见光；而另外一层则可以捕捉太阳发出的不可见光。 萨金特介绍说，为了做到这一点，该团队用纳米材料串联成一个名为分级重组层的设备，能往返运输可见光层和不可见光层之间的电子，有效地将捕捉可见光的吸光层和捕捉不可见光的吸光层结合在一起，这样，两个吸光层都不需要妥协。 该研究团队在使用 CQD 制造太阳能电池方面一马当先， CQD 这种纳米材料很容易被调制来对特定波长的可见光和不可见光作出反应。新式串联 CQD 太阳能电池捕捉光波的波长范围比普通太阳能电池更加宽泛，因此，从理论上讲，其转化率可达 42% ；相比之下，最好的单结太阳能电池的最大转化率仅为 31% ，而一般位于屋顶或日常消费产品中的太阳能电池的转化率仅为 18% 。 研制高效的、成本合理的太阳能电池是全球共同面临的巨大挑战。萨金特说：“全球都需要转化效率超过 10% 的太阳能电池，并希望能显著降低现有光伏组件的零售价。最新进展提供了一条切实可行的道路，其能最大限度地捕捉太阳发出的各种光线，有望提高转化率并降低成本。” 萨金特希望，在 5 年内，将这款新的分级重组层太阳能电池整合入建筑材料、手机和汽车零件中。（来源：科技日报 刘霞）

1317 次阅读|0 个评论

[转载]瑞士联合欧洲13国进行光伏薄膜电池技术攻关

hanlingeorge 2013-6-9 17:15

最近，瑞士国家材料科学与技术实验室 (Empa) 联合欧洲 13 国向欧盟递交了先进太阳能薄膜电池以及光伏发电装置的申请。该项目申请欧盟投资 1000 万欧元，旨在开发出价格更加便宜、效率更高的太阳能电池材料和薄膜生产技术，以降低光伏发电装置的成本，提高欧洲在光伏发电领域的竞争力。 瑞士国家材料科学与技术实验室已通过研究证实，薄膜太阳能电池与传统的半导体太阳能电池（即硅电池）相比，具有更有效利用材料和降低太阳能光伏发电设备的生产成本的可能，比如用硫族材料中的铜铟镓（二）硒（也称铜铟镓硒）制成吸光薄膜，其厚度可比用硅片薄 100 倍。 然而现在的问题是目前的生产方法通常是基于真空沉淀过程，很难形成大面积，而且需要昂贵的生产设备。为了解决这个问题，该研究项目将研发用电子法替代真空法沉淀纳米结构材料的薄膜技术，并使新研发出的技术具有应用性和推广性，且能延伸到对下一代类似 Cu 2 ZnSn(S,Se) 2 等更便宜、更常见的材料（比如化学成分为 Cu 2 (Zn,Fe) SnS 4 锌黄锡矿）的使用。 该项目将于 2015 年年中完成。瑞士国家材料科学与技术实验室此项目研究负责人 Ayodhya Tiwari 介绍，该关键技术的突破，不仅可提高光伏薄膜电池及其光伏发电设备效率、减低生产费用，而且可以广泛运用在其它领域，比如用来制造智能窗和电池等。 ( 来源：科技部 )

1250 次阅读|0 个评论

[转载]后锂电池时代 钠离子充电池的崛起因素分析

热度 1 skdhf 2013-5-31 21:15

转自： http://sam.pkusz.edu.cn/index.php?m=contentc=indexa=showcatid=404id=1258 从正极到固体电解质 钠离子充电电池的发表数量激增至3倍是有原因的。那就是，最近数年钠离子充电电池的特性得到大幅提高（图3）。此前采用钠离子的 关键词： 钠电池 锂电池 从正极到固体电解质 钠离子充电电池的发表数量激增至3倍是有原因的。那就是，最近数年钠离子充电电池的特性得到大幅提高（图3）。此前采用钠离子的充电电池只有日本碍子（NGK）已经商用化的钠硫（NAS）电池以及瑞士MES-DEA公司的钠镍氯化物充电电池。不过，这些电池组合使用了熔解钠和陶瓷固体电解质，因此需要300℃的工作温度。 　　图3：钠离子充电电池的研究开发日益活跃 钠离子充电电池可在常温下稳定工作，因此探索高容量材料的研究开发日益活跃。 可用于钠离子充电电池的正极材料、负极材料及电解液的候补材料等从2005年前后开始陆续发现，现在已经具备可在常温下实现毫不逊色于锂离子充电电池容量的实力。 2005年，九州大学的研发小组宣布，通过在正极材料中采用α-NaFeO2，能实现可逆性钠离子的脱/嵌，钠的平均电压高达3.3V，由此开始受到关注。 可利用硬碳 更具有冲击力的是，负极材料通过采用硬碳也能实现钠离子的嵌入。此前一直作为锂离子充电电池主流负极材料的石墨无法进行钠离子嵌入。 另外，2009年春，东京理科大学驹场研究室发现了可用于硬碳负极而且充放电循环特性出色的电解液和添加剂，研究取得了大幅进展。 具体而言，研究了碳酸乙烯酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）及碳酸二乙酯（DEC）等锂离子充电电池常用的碳酸酯类溶剂。发现在PC和EC:DEC的混合溶液中，能以200mAh/g以上的高容量实现100次以上的循环寿命（图4）。 　　图4：通过改变电解液提高充放电循环特性 东京理科大学通过将PC和EC：DEC用于电解液，实现了充放电循环特性出色的钠离子充电电池，并于2009年春进行了相关发表（a）。如果是锂离子充电电池利用的EC：DMC的话，电解液立即就会劣化（b）。 众所周知，锂离子充电电池为了在石墨和电解液间获得良好的界面，会在电解液中添加碳酸亚乙烯酯（VC），以便在石墨上形成钝化膜。但将VC用于钠离子充电电池的话，电解液会立即劣化。东京理科大学宣布，通过添加氟代碳酸乙烯酯（FEC），可大幅抑制电解液的分解，有望改善电池寿命。 钠离子比锂离子的离子半径大，过去认为在结晶构造之间难以移动，高速率的充放电特性低，其实并非如此。“离子半径大则表面电荷密度低，离子自身的传导率高”（东京理科大学理学部应用化学科副教授驹场慎一）。 驹场研究室利用正极采用NaNi1/2Mn1/2O2、负极采用硬碳的纽扣型电池实施了试验，经确认，即使进行高速充放电，与低速充放电相比容量的降低程度也比较小（图5）。驹场表示，这是“因为电解液中的输送能力比锂离子还要优异”。 图5：高速充放电特性出色的钠离子充电电池利用东京理科大学试制的纽扣型电池进行充放电的结果显示，钠离子充电电池在高速充放电中也具备优异的特性。 利用铁的氧化还原反应 由于负极可利用硬碳，与锂离子充电电池研究一样，探索可实现高容量化正极材料的开发也日益活跃。最近备受关注的是，可实现高容量化、且不同于锂离子充电电池的正极材料。其中之一就是可利用铁的3价和4价氧化还元反应。锂离子充电电池不会发生铁氧化还原反应，只能利用镍、锰和钴等过渡元素的氧化还原反应。 实际上，东京理科大学发布的铁类层状正极材料Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2的比容量为190mAh/g注1）。特点是，显示出了钠和氧形成三棱柱网格的P2型层状构造。 注1） 东京理科大学以“层状含钠铁锰类氧化物的结晶构造和电气化学特性”为题发表了演讲［演讲序号：1E29］。 仅以铁构成的NaFeO2一般采用钠和氧形成八面体网格的O3型积层构造，以3.5V以上电压充电时，随着铁离子的移动会发生不可逆相变。而P2型Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2即使充电电压超过3.5V，也可以根据铁的氧化还原反应获得可逆容量，充电电压提高至4.5V时仍能维持层状构造。 东京理科大学的研发小组认为，虽然Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2的平均电压只有2.75V，但比容量高，因此能确保能量密度超过正极材料采用LiFePO4的锂离子充电电池。另外，目前通过使铁和锰的比例各占一半来维持P2型，“如果减少锰的用量后仍能维持P2型的话，还能进一步提高容量”（东京理科大学综合研究机构讲师薮内直明）。 东京理科大学在本届电池研讨会上就拥有高比容量的正极材料Na2/3（Fe1/2Mn1/2）O2发表了演讲。钠和氧以三棱柱构造（P2型）排列（a）。通过锰和铁的氧化还原反应实现了190mAh/g的高容量（b）。虽然新材料的平均电位稍低，只有2.75V，但作为电池可实现高能量密度（c）。

4863 次阅读|2 个评论

[转载]才饮猪肉汤，又喝电池水。

热度 2 liumeao 2013-4-30 16:53

才饮猪肉汤，又喝电池水。上海喜迎全国最大电池厂落户，在亚洲癌都基础上再进一步！ 国轩电池厂2013年下半年将于上海松江区西部开工建厂。该全国最大电池厂旁边就是河道，流淌6公里到达斜塘取水口，流淌22公里到达松浦取水口，两取水口间区域、黄浦江上游，供应了全上海80%的用水。 上海松江区取消电池厂生产环节 网民质疑为缓兵之计 国轩新能源项目落户松江，民众强烈抗议。上海松江发布 29日上午宣布，将对国轩项目生产环节予以取消，对企业需保留的其他环节进一步征求市民意见。但网友严重质疑政府此举为缓兵之计：要取消就就彻底点！就一个生产环节算什么！到时候明里暗里肯定又卷土重来！ 上海即将建设一个锂电池工厂，坐落于离上海人取水口不远的地方，上海化工研究院环评工程师汤宗余（也是上海佳汇环境工程公司法人代表）称：发了150份调查表，仅仅2%的人反对”。

1668 次阅读|2 个评论

[转载]超级电池?

热度 2 KUOLONG 2013-4-18 16:37

Super-powered battery breakthrough claimed by US team By Leo Kelion Technology reporter http://www.bbc.co.uk/news/technology-22191650 Researchers claim their technology could shrink the size of batteries by 10 times while offering the same power A new type of battery has been developed that, its creators say, could revolutionise the way we power consumer electronics and vehicles. The University of Illinois team says its use of 3D-electrodes allows it to build microbatteries that are many times smaller than commercially available options, or the same size and many times more powerful. It adds they can be recharged 1,000 times faster than competing tech. However, safety issues still remain. Details of the research are published in the journal Nature Communications . Battery breakthrough The researchers said their innovation should help address the issue that while smart phones and other gadgets have benefited from miniaturised electronics, battery advances have failed to pace. Batteries work by having two components - called electrodes - where chemical reactions occur. In simple terms, the anode is the electrode which releases electrons as a result of a chemical reaction. The cathode is the electrodeon the other side of the battery to which the electrons want to flow and be absorbed - but a third element, the electrolyte, blocks them from travelling directly. When the battery is plugged into a device the electrons can flow through its circuits making the journey from one electrode to the other. The scientists'breakthrough involved finding a new way to integrate the anode andcathode at the microscale. The battery electrodes have small intertwined fingers that reach into each other, project leader Prof William King told the BBC. That does a couple of things. It allows us to make the battery have a very high surface area eventhough the overall battery volume is extremely small. And it gets the two halves of the battery very close together so the ions and electrons do not have far to flow. Because we're reduced the flowing distance of the ions and electrons we can get the energy out much faster. Across-section of the battery reveals the 3D-design of the research project'sanodes and cathodes Repeatable technique The battery cells were fabricated by adapting a process developed by another team at the university which is designed to make it faster to recharge the batteries than lithium ion(Li-on) and nickel metal hydride (NiMH) equivalents. It involves creating a lattice made out of tiny polystyrene spheres and then filling the space in and around the structure with metal. The spheres are then dissolved to leave a 3D-metal scaffold onto which a nickel-tin alloy is added to form the anode, and a mineral called manganese oxyhydroxide to form the cathode. Finally the glass surface onto which the apparatus was attached was immersed into a liquid heated to 300C(572F). Today we're making small numbers of these things in a boutique fabrication process, but while that's reliable and we can repeat it we need to be able to make large numbers of these things over large areas, said Prof King. But in principle our technology is scaleable all the way up to electronics and vehicles. You could replace your car battery with one of our batteries and it would be 10 times smaller, or 10 times more powerful. With that in mind you could jump start a car with the battery in your cell phone. Safety fear Other battery experts welcomed the teams’ efforts but said it could prove hard to bring the technology to market. The challenge is to makea microbattery array that is robust enough and that does not have a single short circuit in the whole array via a process that can be scaled up cheaply, said Prof Clare Grey from the University of Cambridge's chemistry department. University of Oxford's Prof Peter Edwards - an expert in inorganic chemistry and energy - also expressed doubts. This is a very exciting development which demonstrates that high power densities are achievable by such innovations, he said. The challenges are:scaling this up to manufacturing levels; developing a simpler fabrication route; and addressing safety issues. I'd want to know if these microbatteries would be more prone to the self-combustion issues that plagued lithium-cobalt oxide batteries which we've seen become an issue of concern with Boeing's Dreamliner jets. Prof King acknowledged that safety was an issue due to the fact the current electrolyte was a combustible liquid. He said that in the test equipment only a microscopic amount of the liquid was used, making the risk ofan explosion negligible - but if it were scaled up to large sizes the danger could become significant. However, he added that he soon planned to switch to a safer polymer-based electrolyte to address the issue. Prof King added that he hoped to have the technology ready to be trialled as a power source for electronic equipment before the end of the year. The University of Illinois at Urbana-Champaign team is one of several groups attempting to overhaul the way we power gadgets. Researchers in Texas are working on a kind of battery that can be spray-painted onto any surface while engineers at the University of Bedfordshire are exploring the idea of using radio waves as an energy source. Prof William King hopes to use themicrobattery to power electronic equipment before the end of the year

2020 次阅读|4 个评论

200元的充电吸尘器，换个电池和充电器180元

黄安年 2013-4-4 11:05

200 元的充电吸尘器，换个电池和充电器 180 元 黄安年文 黄安年的博客 / 2013 年 4 月 4 日 发布 200 元的充电吸尘器，换个电池和充电器 180 元，是我 4 月 2 日 亲历的事 , 事由得从 3 月 30 日 我的一篇博文说起 ( 全文附下 ) 。 2008 年 12 月 26 日 我花了 200 元购买了上门促销的 MEMPHIS 朗希大功率手提式充电吸尘器（产品型号： RVC1008W ），由于有一年多没有使用导致电池无效，无法做功。对此厂家说明书并未特别提醒，而厂家维护部门声称不能对此提供维护服务。 在这种情况下需要自己决策： 第一方案：如厂家维护部门所言 , 报废，购买新的。此方案等于厂家既拒绝承担责任 , 又拒绝维修 , 还建议购买它的新产品。而据笔者在苏宁询问，类似新款需要 385 元。 第二方案：寻求电器维修店配备原型电池和充电器 , 继续使用。经朋友拆下检查， MEMPHIS 朗希大功率手提式充电吸尘器没有其他问题 , 只要换上电池和充电气就可以继续使用。条件是其费用不宜过高，如果低于 200 元内 , 等于花 200 元买个新的，尽管电池加充电器用不了 200 元。如果购买新的 , 旧的报废，合计就花了 585 元了。 第三方案，自己进城购买配套的电池和充电器。对此 zdlh 网友和 GDHBWQ 网友均提出了很有指导意义的建议,但是需要自己费更多的时间，这些在天通苑没有专门的配件商店。 权衡利弊，我选择了第二方案。2日发现天通苑东一区西门口附近有家世安家电电脑制冷维修店,上门问讯可否更换电池和充电器,以可以继续使用。店主林师傅说绝无问题。第二天原型电池和充电器货到,更换了， MEMPHIS 朗希大功率手提式充电吸尘器就恢复了功能。关于费用在修理前，他开价 195 元 ( 含电池和充电器 ) ，最后谈好价格为 180 元 ( 含电池和充电器 ), 保修期三个月。 现在某些电器修理费用所以很贵是和电器厂不认真承担维修责任有关，用户需要在报废新购，修理再用之间作出选择。 ***************** 充电吸尘器长期不充电导致报废 黄安年文 黄安年的博客 / 2013 年 3 月 30 日 发布 2008 年 12 月 26 日 我花了 200 元购买了上门促销的 MEMPHIS 朗希大功率手提式充电吸尘器（产品型号： RVC1008W ），主要用于吸书架上和地板缝中的尘土。使用了一段效果不错 , 只是近年没有再使用。最近再次使用 , 发现怎么充电也没有任何反应 , 熟悉电器的朋友帮我打开机器没有发现异常，就是充不进电，于是怀疑或许充电器存在问题 , 或许电池出了问题。于是换了充电器依然不灵。 再看说明书，上面写有 : 注意 : 第一次使用前请先充电 9 小时。为延长电池使用寿命，请使用过后立即充电。 为了解决电池可能存在的问题 , 于是打电话给朗希吸尘器维修部 (65562794) ，得到的回答是 : 电池长期不用结果会导致电源失效，无法充电。我问 : 有没有这类电池可以更换。回答说 : 你这型号已经不再生产了 , 现在也没有这类电池生产和有备用电池。再说 , 你这型号也已经不生产了。我问 , 那有什么办法解决问题。回答是 , 没有办法，只有报废了 . 你可以购买一个新型的。我说四年多时间就全部报废了 , 也太损害消费者利益了 , 以后谁干买你们的产品 ? 我还问 : 你们的 说明书上并没有特别说明 , 如果长期不使用 , 电池就会失效，导致整个机器报废。 回答说 : 这是常识，不用说明。 维修部的这个回答，显然难以令人满意。因为说明书仅仅说明为延长电池使用寿命，请使用过后立即充电。我已经做到了立即充电，只是没有不断充电，而恰恰说明书上没有特别指出这一点。如果是常识，为何又专门提醒“为延长电池使用寿命，请使用过后立即充电”呢？ 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-415-675227.html 发表评论 评论(4个评论) 删除 回复 GDHBWQ 2013-4-111:39 如果是锂电可以用一个恒流源充半个小时就恢复了。铅酸的不行。 删除 回复 yh369z 2013-3-3022:45 很有借鉴意义。 删除 回复 zdlh 2013-3-3009:55 不客气,做220V电源直接供电的时候,需要考虑马达的电源要求(最好是220V的马达). 删除 回复 zdlh 2013-3-3009:46 黄老师可以考虑请人将这个吸尘器拆开来，拍张照片张贴出来，重点是要拍下电池的容量等数据（有些上面是空白），看是否可以买个代用品（大概30元左右），另外尺寸也很关键，需要量一下，好买个可以装的下的。找得到代用电池就可以保留原来的充电部分，如果连充电部分也要换，那就干脆请人把这些全部拆掉，使用220V电源直接供电，可以继续使用。 博主回复(2013-3-3009:50) ： 谢谢你的可行性建议! http://blog.sciencenet.cn/blog-415-675227.html

个人分类: 民生问题小议(10-11)|5129 次阅读|0 个评论

[转载]【wiki精华摘录】锂离子电池

chnfirst 2013-4-3 21:11

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%82%E7%A6%BB%E5%AD%90%E7%94%B5%E6%B1%A0 锂离子电池 锂离子电池 是一种 充电电池 ，它主要依靠锂离子在 正极 和 负极 之间移动来工作。习惯上，锂离子进入正极材料的过程叫 嵌入 ，离开的过程叫 脱嵌 ；锂离子进入负极材料的过程叫 插入 ，离开的过程叫 脱插 。锂离子电池容易与下面两种电池概念混淆： 锂电池 ：虽然常常被用作为锂离子电池的简称。但严格意义的锂电池是锂原电池，存在锂单质。 锂离子聚合物电池 ：一种用聚合物取代液态有机溶剂的锂离子电池，其安全性较好。 原理 锂离子电池中的电解液可以是凝胶体、聚合物（锂离子/锂聚合物电池）、或凝胶体与聚合物的混合物。因为目前尚未发现能够在室温条件下有效运送锂离子的聚合物，所以大多数的“塑胶封袋”锂离子/锂聚合物电池事实上都是结合凝胶体和聚合物的混合型电池。 正极或负极必须具有类似海绵的物理结构，以释放或接收锂离子。在放电时，锂离子从负极材料移出至电解液，再像水进入海绵一样地进入正极材料，这个过程被称为嵌入(Intercalation)。充电的过程则完全相反。 正极 正极材料：如上文所述，可选的正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照： 正极材料 平均输出电压 能量密度 LiCoO 2 3.7V 140mAh/g Li 2 Mn 2 O 4 4.0V 100mAh/g LiFePO 4 3.3V 100mAh/g Li 2 FePO 4 F 3.6V 115mAh/g 正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO 4 →Li 1-x FePO 4 +xLi + +xe − 放电时：Li 1-x FePO 4 +xLi + +xe − →LiFePO 4 负极 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + +xe − +6C→Li x C 6 放电时：Li x C 6 →xLi + +xe − +6C 电解质溶液 溶质：常采用 锂盐 ，如 高氯酸锂 (LiClO 4 )、 六氟磷酸锂 (LiPF 6 )、 四氟硼酸锂 (LiBF 4 )。 溶剂：由于电池的工作电压远高于水的分解电压，因此锂离子电池常采用有机溶剂，如 乙醚 、 乙烯碳酸酯 、 丙烯碳酸酯 、 二乙基碳酸酯 等。有机溶剂常常在充电时破坏石墨的结构，导致其剥脱，并在其表面形成固体电解质膜(solidelectrolyteinterphase，SEI)导致电极钝化。有机溶剂还带来易燃、易爆等安全性问题。 发展现况 现在3C产业常提到的锂电池其实是 钴酸锂 电池，广义的可充放锂电池是指由一个石墨负极，一个采用钴、锰或磷酸铁的正极，以及一种用于运送锂离子的电解液所构成。而一次锂离子电池则可以锂金属或者嵌锂材料作为负极。 锂电池产业发展20多年来一直集中在3C产业为主，较少应用在市场经济规模更大的储能和动力电池（瞬间需要较大电流）市场，这市场涵盖纯电动车、 油电混合车 、中大型 UPS 、太阳能、大型储能电池、电动手工具、电动摩托车、电动自行车、航太设备与飞机用电池等领域。 主要原因之一是过去锂电池采用的钴酸锂正极材料（ ，就是现在最常见的锂电池）成本较高，并且难以应用在耐受穿刺、冲撞和高温、低温等条件等特殊环境。更重要的是，因无法满足人们对安全的绝对要求而饱受诟病。 同时，钴酸锂电池也无法达到快速充电与完全避免二次污染等目的，而且，一定要设计保护电路以防止过度充电或过度放电，否则就会造成爆炸等危险，甚至出现如 Sony电池 爆炸导致全球品牌NB业者投下巨资回收的情况。 另外，钴的价格愈来愈高昂，全球 钴 元素最大生产国 刚果 ，战乱纷扰多，导致钴元素价格不断升高。钴酸锂电池的粉体因钴元素价格不断上涨，现在已从原先的每公斤40美元涨价到60~70美元。磷酸锂铁粉体依品质好坏，每公斤售价在30~60美元。 这20年来，各国产学界早已投入无数的研发人力与资源，不断寻找能够取代或解决 问题的新材料，因为，据统计，全球动力与储能电池市场的经济规模总量每年高达500亿美元，远大于钴酸锂电池每年55~60亿美元的胃纳量。从2006年7月至今，包括投入能源储存设备的DeeyaEnergy，发展薄膜锂电池的InfinitePowerSolution，看好新世代锂离子电池─磷酸锂铁电池产业（LFP，LithiumFerrousPhosphate）的美国 A123Systems 、台湾 Aleees 和加拿大 PhostechLithium 等业者，快速从全球创投和其他资金来源募来超过3亿美元的资金。 缺点 衰老：与其它充电电池不同，锂离子电池的容量会缓慢衰退，与使用次数无关，而与温度有关。可能的机制是 内阻 逐渐升高，所以，在工作电流高的电子产品更容易体现。用 钛酸锂 取代 石墨 ，似乎可以延长寿命。储存温度与容量永久损失速度的关系如下： 充电电量 储存温度0℃ 储存温度25℃ 储存温度40℃ 储存温度60℃ 40％～60％ 2％/年 4％/年 15％/年 25％/年 100％ 6％/年 20％/年 35％/年 80％/ 6月 回收率：大约有1％的出厂新品因种种原因需要回收。 不耐受过充：过充电时，过量嵌入的锂离子会永久固定于晶格中，无法再释放，可导致电池寿命缩短。 不耐受过放：过放电时（电压小于3.0V时放电），电极脱嵌过多锂离子，可导致晶格坍塌，从而缩短寿命。 需要多重保护机制：由于错误使用会减少寿命，甚至可能导致 爆炸 ，所以，锂离子电池设计时增加了多种保护机制。 保护电路：防止过充、过放、过载、过热。 排气孔：避免电池内部压强过大。 隔膜：有较高的抗穿刺强度，防止内部短路；在电池内部温度过高时还能融化，阻止锂离子通过，阻滞电池反应，升高内阻(至2kΩ)。 排气孔、隔膜一旦激活，将使电池永久失效。 保养须知 充电时不得高于最大充电电压，放电时不得低于最小工作电压。 无论任何时间锂离子电池都必须保持最小工作电压以上（3.0V),低电压的过放或自放电反应会导致锂离子活性物质分解破坏，并不一定可以还原。 锂离子电池任何形式的过充都会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。锂离子电池在充电过程必需避免对电池产生过充。 不要经常深放电、深充电。不过，每经历约30个充电周期后，电量检测芯片会自动执行一次深放电、深充电，以准确评估电池的状态。 避免高温，轻则缩短寿命，严重者可引发爆炸。如有条件可储存于冰箱。笔记本电脑如果正在使用交流电，请拔除锂离子电池条，以免受到电脑产热的影响。 避免冻结，但多数锂离子电池电解质溶液的冰点在-40℃，不容易冻结。 如果长期不用，推荐以40％～60％的充电量储存。电量过低时，可能因自放电导致过放，因此，存放不使用的锂离子电池时，建议定期充电，以防止自放电低于最小工作电压而老化。 由于锂离子电池不使用时也会自然衰老，购买时应根据实际需要量选购，不宜过多购入。

个人分类: 材料、专业|2 次阅读|0 个评论

[转载]科学家研制出细菌发电生物电池

yinlifeng 2013-3-28 13:09

科学家研制出细菌发电生物电池 通过显微镜看到，海洋细菌希瓦氏菌的合成版本与碳电极发生互动 生物电池可以用来为手机充电器提供电能 北京时间3月28日消息，据国外媒体报道，用细菌制成的电池很快将会为我们的电子产品提供电能。科学家已经发现，可以把细菌体表蛋白生成的能量收集起来，作为电能。这项重大突破将会导致由细菌产生的清洁电流，或称“生物电池(bio batteries)”诞生。 该研究成果发表美国《国家科学院院刊》（ PNAS ）上，它显示，细菌接触到金属或者是矿物质时，它们体内的化学物质就会生成电流，并通过细胞膜流出体外。这意味着可以把细菌直接“束缚”到电极上，这一发现表明我们又向成功制出高效微生物燃料电池迈进了一大步。研究人员制成海洋细菌希瓦氏菌的合成版本，他们仅采用了被认为是这种细菌用来把电子从岩石上转移到体内的蛋白。然后他们把这些蛋白质嵌入到一层层泡囊中，这些是微小的油脂(脂肪)囊，例如组成细菌膜的那些物质。随后他们对电子在细菌体内的给电子体和体外用来提供矿物质的一块金属之间的传输情况进行检测。 英国东安格利亚大学的生物学家汤姆-克拉克博士说：“我们知道细菌能转移金属和矿物质里的电子，这种互动主要取决于细菌体表的特殊蛋白。但是目前我们还不清楚，这些蛋白是直接还是间接通过环境中一种我们不知道的介质做到这些的。我们的研究显示，这些蛋白质能够直接‘接触’矿物质表面，并产生电流，这表明细菌可能是依附在金属或者矿物质表面，通过它们的细胞膜传导电流的。事实上这是我们第一次观测到细菌细胞膜的组成成分是如何与不同物质发生互动的，并首次了解了金属和矿物质在细胞表面发生的互动存在多大差异。这些细菌展现出作为微生物燃料电池的巨大潜能，它们可以通过分解家庭或者农业废料产生电流。” 克拉克说：“另一种可能性是把这些细菌当作电极表面的微型工厂，电极通过这些蛋白质提供的电能促使细胞内发生化学反应。科学家已经清楚，细菌会对矿物质和金属产生影响，但这是首次证实它们可以直接释放电流。在这方面可能有其他种类的细菌比我们当前采用的细菌做得更加出色。未来的生物电池将在没有太阳能的黑暗环境下特别实用，这是因为它们能在震后的偏远地区或者是海洋深处持续工作。” 美国太平洋西北国家实验室的生物化学家、研究人员史梁(Liang Shi)说：“我们研制了一种独特系统，这样我们就能模拟细胞内发生的电子转移过程。我们测量的电子转移率快的令人难以置信，这种速度足以支持细菌的呼吸作用。”更为重要的是，这一发现还有助于我们了解碳是如何在大气层、陆地和海洋之间循环的。史梁说：“当有机物通过化学反应致使铁减少时，会释放出二氧化碳和水。而把铁作为一个能量源时，细菌会把二氧化碳组合成食物。如果我们了解电子转移，我们就能弄明白细菌是如何控制碳循环的。”(来源：新浪科技 孝文)

1345 次阅读|0 个评论

关于新型水锂电池的一些看法

热度 6 jasonyang 2013-3-14 18:35

复旦科学家研发出新型水锂电池 刚刚在科学网上看到一篇关于一篇报道，说复旦大学研发的一种新型水锂电池，只要花10秒钟充60度电，就可以让新能源电动汽车跑上400公里。这对于我国减少化石能源的依赖有具有大的推动作用。 但是从另一个角度来讲，如果汽车都采用这类电池作为动力，在充电时就存在着巨大的电力需求，而我国目前电力的供应非常紧张，并且我国的电力绝大部分都是采用煤发电，同样会需求大量的煤。此外，如果大力发展核电，也同时存在着安全的问题，日本就是一个例子。 因此，如何解决上述存在的问题，应该是这类新型电池大量应用的前提。

3393 次阅读|6 个评论

[转载]一周国际要闻（2月25日—3月3日）

crossludo 2013-3-5 15:11

一周国际要闻 （2月25日—3月3日） 本周焦点 可拉伸锂离子电池问世 美国西北大学和伊利诺伊大学的科研人员日前首次展示了可拉伸的锂离子电池，这种柔性器件能够为创新性电子设备提供动力，真正实现电子装置和电力来源的小型化、延伸性集成。 该可拉伸电池的功率和电压都与同尺寸的传统锂离子电池无异，但柔韧特性却使其能够拉伸至原有尺寸的3倍，且不影响自身的功能和运行，在之后还能恢复至原有大小。其应用于电子装置能应用在任何地方，甚至人体内，却无需通过电源线连接到插座。该类植入式的电子设备能够监控人类的脑电波和心脏活动等，并能在平直、刚性电池无法工作的区域正常发挥效力。 一周技术刷新 蛋白质“通行证”给纳米粒子放行 人体免疫系统能识别并摧毁外来物，而递送药物的纳米粒子、植入的起搏器和人工关节等外来物也因此会引发免疫反应，导致药物失效、排斥或发炎。美国宾夕法尼亚大学科学家开发出一种新方法，给这些治疗设备贴上蛋白质“通行证”，小鼠实验证明了该方法能让它们顺利通过人体的防御系统。 植入微芯片技术让盲人重见光明 德国图宾根大学的科学家开发出了一种微芯片，当该芯片被放置在眼球后方时，能使罹患视网膜色素变性(RP)退行性疾病的盲人重见光明，且无需辅助的外部可见设备。迄今为止已有36名患者接受了芯片植入，测试的结果也超出了研究人员预期。 将二氧化碳转化成甲醇又有新途径 美国德州大学研究人员借助氧化铜纳米棒和阳光正在进行用二氧化碳来生产液态甲醇的开创性研究。与过去将温室气体转化成有用产品的方法相比，新尝试的新途径更加安全、简单且廉价。在实验中，产生甲醇的电化学效率高达95%，同时能够避免其他方法出现的过电压现象。 前沿探索 美发现产生白细胞的骨髓环境 美国西南医学中心研究所发现形成T细胞和B细胞的骨髓环境。他们发现，早期淋巴祖细胞在成骨龛（成骨细胞的凹陷处）的环境下非常活跃，能大量生成抗感染的白细胞，也就是T细胞和B细胞。该研究为绘制出整个造血系统中不同类型造血干细胞的微环境图谱找到了一个行之有效的方法，让人们朝着了解造血系统细胞疗法的发展更近了一步。 新模型可解释极端天气形成原因 近年来，世界多地遭受了区域性极端天气。德国波茨坦气候影响研究院（PIK）科学家开发出一种能描述天气尺度波在热带以外运动的方程，并用美国国家环境预报中心的每日标准天气数据进行了检验，进而分析认为，这些个别的破坏性气候事件背后有着共同原因：人为造成的气候变化通过一种难以觉察的共振机制，屡屡扰乱了北半球的大气流动模式。不过该研究还需要更长的时间跨度来补充数据。 利用转基因工程让植物叶子含油脂 在传统的生物燃料研究中，植物种子能自然产生油脂，但叶和茎等组织不会存储油脂。而美国密歇根州立大学研究人员通过转基因工程，利用藻类涉及产生油脂的基因使得其他植物在其叶子中存储油脂或植物油。此举目的是促进生物燃料的生产以及改善动物饲料的营养，由于藻类能够在贫瘠的农地上生长，在粮食与燃油争夺土地的辩论中，将会成为重要的变数。 新算法让监控复杂系统变简单 复杂系统如生物基因组、生化反应系统、社会网络等，由许多互相关联的子部分组成，其中任何一个部分有了变化，都会对其余部分造成影响。因此要分析监控一个复杂系统是极为困难的。而来自美国东北大学、麻省理工大学等单位的研究人员开发出一种新算法，能识别出复杂系统的子单位或必要结点，使监控大型复杂系统成为可能。 奇观轶闻 印度洋下可能藏有失踪古大陆 挪威奥斯陆大学地质学家称，根据他们对毛里求斯海岸沙子的最新分析，在马达加斯加和印度次大陆之间的海洋下面，很可能埋藏着一个失踪久已的微型古大陆残骸，他们称之为“毛里希亚”（Mauritia）大陆，而且，在世界各地的其他海洋盆地可能也含有此类“幽灵大陆”残骸。 冷冻一个动物园 近年来，日益猖獗的非法捕猎等原因造成全球濒危动物锐减。面对这种困境，印度理工学院（IIT）大学生物工程学院助理教授苏布拉塔·库马尔近日在《自然》杂志上撰文指出：人们应该利用现代分子生物技术拯救濒危动物灭绝的命运，除了克隆技术和异种核移植技术之外，还可以考虑用某些严重濒危动物的冷藏细胞造出干细胞，诚然，目前技术的成熟性限制了其广泛引用，但今后应会取得更大的进展。

个人分类: 综合科研|896 次阅读|0 个评论

[转载][图+视频]半透明柔性锂离子电池问世

yahuang 2013-3-1 20:29

美国西北大学的两位研究员研制的这种能被随意拉扯还原形状，而且性能不受影响的电池， 实际上是由100个微小的电池阵列组成 。这些小电池被固定在柔性基质材料上，互相之间用经过S型折叠的导线相连，因此就算被扯到原本的300%大小也没问题。 视频中可以看到在拉伸过程中用它供电的灯泡也还在正常工作，可见这种弹性形变不会损坏它的性能。 据称这种电池与同体积的常规锂离子电池容量相差无几，另外他们还在计划给这种电池加入无线充电的接收机构，使它的功能更加强大。

3321 次阅读|0 个评论

[转载]万向集团收购美国锂电池企业A123系统公司获批

wxev 2013-2-6 15:16

新华网杭州1月29日电（记者胡作华）记者29日从位于浙江萧山的万向集团总部获悉，美国当地时间28日晚，美国外国投资委员会（CFIUS）正式宣布，同意万向集团收购美国A123系统公司。 　　至此，这场历时5个多月的跨国收购案终于接近尾声。这不仅是中国民营企业成功收购美国知名公司的标志性事件，也是万向集团在传统制造业基础上加快向清洁能源产业发展的里程碑. 美国A123系统公司2001年在麻省理工学院（MIT）成立，2009年在美国纳斯达克交易所上市，是美国规模最大、技术最先进的锂电池制造商。 　　根据收购交易内容，万向集团将收购A123公司汽车、电网储能和商业业务资产，不仅包括其所有的技术、产品、客户合同以及其在美国密歇根州、马塞诸塞州、密苏里州的所有工厂设施，同时也包括A123在中国的阴极粉制造工厂以及与上汽合资的上海捷新动力(310328,基金吧)电池系统有限公司股权等。收购完成后，万向将持续为A123提供资金支持，并在现有基础上进一步增强A123公司工程和制造能力，促使其继续保持核心业务的增长. 　　作为中国最大的汽车零部件企业，万向自1999年以来致力于清洁能源产业研发，是中国最大的电动汽车关键零部件供应商之一，拥有1.2亿安时锂离子动力电池、2000台套电动力总成的产业能力。

1628 次阅读|0 个评论

电池英语词汇

hualao 2013-1-28 19:25

vent valve 排气阀 filling device for pleral cells 电池组填充装置 negative electrode 负电极 negative plate 负极板 addition reagent for negative plate 负极板添加剂 indicator 指示器 top cover 上盖 vent plug 液孔塞 expanded grid 扩展式板栅 specific gravity indicator 比重指示器 electrolyte level control pipe 电解液液面控制管 electrolyte level indicator 电解液液面指示器 electrolyte level sensor 电解液液面传感器 hard rubber container 硬橡胶槽 envelope separator 包状隔板 woven cloth tube 纺布管 spongy lead 海绵状铅 partition 隔壁 over the partition type 越过隔壁型 through the partition type 贯通隔壁贯通型 separator 隔板 (1)battery rack(2)battery stand(3)battery stillage 蓄电池架/蓄电池底垫 active material 活性物质 glass fiber separator 玻璃纤维隔板 glass mat 玻璃纤维绵 glass mat tube 玻璃纤维绵管 spacing washer 间隔垫圈 reinforced fiber separator 强化纤维隔板 polarity mark plate 极性标记板 pole 极柱 pole insulator 极柱绝缘子 pole nut 极柱螺母 plate 极板 plate foot 极板足 plate supporter 极板支撑件 element 极板群/极群组 pole bolt 极柱螺栓 plate lug 极板耳 dilute sulfuric acid 稀硫酸 steel can 金属罐 steel container 金属蓄电池槽 (1)madribs(2)element rest 鞍子/极群组座 tubular plate 管状极板 gelled electrolyte 胶体电解液 grid 板栅 caution label 警告标签 synthetic resin separator 合成树脂隔板 plastics container 塑料蓄电池槽 synthetic fiber separator 合成纤维隔板 connector sunken type 沉没型连接器 connetor exposed type 露出型连接器 safety valve test 安全阀测试 ampere-hour efficency 安时效率 one charge distance range 一次充电行程 gas recombination on negative electrode type 阴极气体再化合型/阴极气体复合型 cut-off discharge 终止放电/截止放电 (1）specific characteristic (2)energy density (1)比特性（2）能量密度 recovering charge 恢复充电 (1)open circuit voltage(2)off-load voltage 开路电压/空载电压 overcharge 过充电 gassing 析气 overcharge life test 过充电寿命试验 accelerated life test 加速寿命试验 active material utilization 活性物质利用率 theoretical capacity of active material 活性物质的理论容量 over discharge 过放电 intermittent discharge 间歇放电 full charge 完全充电 full discharge 完全放电 reverse charge 反充电/反向充电 quick charge 快速放电 allowable minimum voltage 允许最小电压 equalizing charge 均衡充电 creeping 蠕变 group voltage 组电压 shallow cycle endurance 轻负荷寿命/轻负荷循环寿命 characteristic of electrolyte decrease 电解液减少特性 nominal voltage 标称电压 high rate discharge 高率放电 high rate discharge characteristic 高率放电特性 5 second voltage at discharge 放电5秒电压 （1）cold cranking ampere（2）cold cranking performance （1）冷启动电流（2）冷启动性能 cycle life test 循环寿命测试 maximum voltage at discharge 最大放电电压 30 second voltage at discharge 放电30秒电压 residual capacity 残存容量 (1)hour rate(2) discharge rate （1）小时率（2）放电率 (1) self discharge (2) local action （1）自放电（2）局部自放电 (1) self discharge rate(2) local action rate （1）自放电率（2）局部自放电率 actual capacity 实际容量 (1)starting capability(2)cranking ability 启动能力 cranking current 启动电流 battery clamp test 电池夹钳测试 power density 功率密度 momentary discharge 瞬间放电 modified constant voltage charge 修正恒定电压充电 initial capacity 初始容量 gas recombination by catalyser type 触媒气体复合式 initialcharge 初始充电 viberation test 振动试验 predetermined voltage 预定电压 total voltage 总电压 activation test for dry charged battery 干式荷电蓄电池活化试验 salting 盐析 earthquake-proof characteristics 防震性能 dielectric voltage withstand test 电介质耐压试验 short time discharge 短时间放电 escaped acid mist test 酸雾逸出测试 terminal voltage 端子电压 cell voltage 单电池电压 step charge 阶段充电 short-circuit current 短路电流 storage test 保存测试 high rate discharge at low temperature 低温高率放电 rated voltage 额定电压 rated capacity 额定容量 fixed resistance discharge 定阻抗放电 constant voltage charge 恒压充电 constant voltage life test 恒压寿命测试 constant current charge 恒流充电 constant voltage constant current charge 恒流恒压充电 constant current discharge 恒流放电 constant watt discharge 恒功率放电 low rate discharge characteristics 低率放电特征 trickle charge 涓流充电 trickle charge current 涓流充电电流 trickle charge life test 涓流充电寿命测试 thermal runaway 热失控 driving pattern test 运行测试 capacity in driving pattern test 运行测试 boost charge 急充电 floating charge 浮充电 floating charge voltage 浮充电电压 floating charge current 浮充电电流 (1)mean voltage (2)average voltage 平均电压 on-load voltage 负载电压 discharge duration time 放电持续时间 (1)final voltage(2)cut-off voltage(3)end voltage 终止电压/截止电压 depth of discharge 放电深度 discharge voltage 放电电压 discharge current 放电电流 discharge current density 放电电流密度 discharge watt-hour 放电瓦时 discharge characteristics 放电特性 discharged ampere-hour 放电安时 explosion proof test 防爆测试 auxiliary charge 补充电 maintenance factor 维护率 storage characteristics 保存特性 gas recombinating efficiency 气体复合效率/气体再化合效率 charge 充电 charge acceptance test 充电可接受性试验 start-of-charge current 充电开始电流 charge efficiency 充电效率 end-of-charge voltage 充电结束电压 specific gravity of electrolyte at the end of charge 充电结束时电解液比重 charge voltage 充电电压 charge current 充电电流 charged watt-hour 充电瓦时 charge characteristic 充电特性 charge ampere-hour 充电安时 deep cycle endurance 重负荷循环寿命/重复合寿命 weight engergy density 重量能量密度 rubber pad 橡胶垫 lower level line 下液面线 side terminal 侧端子 collective exhaust unit 公共的排放单元 sintered plaque 烧结极板 sintered separator 烧结隔板 sintered plate 烧结极板 catalyst plug 催化塞 spine 芯骨 strap 带 spacer 隔离物 insulating tube 绝缘管 intercell connector 连接线/连接条 connector cover 连接管盖 float mounted plug 浮动安装的栓 (1)pasted plate (2)grid type plate 涂膏式极板 braidd tube 编织管 (1)flame-arrester vent plug (2)flam-retardant vent plug 安全塞 explosion and splash proof construction 防爆防溅结构 baffle 保护板 pocket type plate 袋式极板 bottom hole-down 底孔向下（固定） bolt fastening terminal 螺栓连接端子 male blade 阳片 monoblock container 整体槽 positive electrode 正极 positive plate 正极板 leading wire terminal 引线端子 retainer mat 止动垫片 ribbed separator 肋隔板 (1)jumping wire (2)inter low wire 跳线 end plate 端板 filling plug 注液塞 plante plate 形成式极板/普朗特极板 tubular plate 管式极板 low electric resistance separator 低电阻隔板 tapered terminal post 锥形接线柱 electrolyte 电解液 container 蓄电池槽/蓄电池壳 set of container 成套蓄电池槽 level-scope mounted plug 透视塞/透视栓 handle 手柄 jug 取液管 (1)connector;(2)plug concent (1)连接器；(2)插座式连接器 connector wire 连接线 connecting bar 连杆 connecting bar cover 连杆帽 lead 引线/连接线 edge insulator 绝缘卡 side frame 侧框架 battery cubicle 蓄电池箱 perforated separator 多孔隔板 burning rod (铅)焊条 terminal 端子 terminal connector 端子连接条 terminal cover 端子盖 terminal base 端子座 tab 接线片 lead bushing 铅套 corrugated separator 波形隔板 (1)lead dioxide;(2)lead peroxide (1)二氧化铅；(2)过氧化铅 (1)woven separator;(2)nonwoven separator (1)织物隔板；(2)非织物隔板 vent hole 通气孔 exhaust tube 排气管 antipolar mass 反极性物质 output cable 输出电缆 microporous rubber separator 微孔像胶隔板 specific gravity indicator 比重计 leaf separator 叶片式隔板 lid sealing compound 密封剂/封口剂 sealing gasket 密封衬垫/垫圈 lid 蓄电池盖 set of lid 系列的盖

7326 次阅读|0 个评论

电池相关的名词解释

hualao 2013-1-28 19:21

在电池的领域中 , 有许多专有名词 , 使用者通常对其真正的函意 , 大多一知半解 , 什么是一次电池 , 什么是二次电池 , 什么是记忆效应 …… 等 , 其实要了解电池世界 , 先从了解电池相关的名词 , 对于使用者或是电源设计工程师而言 , 在电池使用及应用上 , 能够有更正确的观念 , 以避免使用异常而造成您的电子产品毁损 , 严重时还可能伤害周围的人 . 本期电池教室 , 将从电池组成 , 应用及电气特性的专有名词 , 来一一为各位批注 , 希望对各位读者有所帮助 . 电池词汇 一次电池 (Primarybattery): 电池仅能放电 , 当电池电力用謦时 , 无法再充电的电池 . 市售的碱性电池 , 锰干电池 , 水银电池等 , 皆属一次电池 . 二次电池 (Rechargeablebattery): 电池电力用完后 , 可经由充电重复使用之电池 , 如 : 铅酸 , 镍氢 , 锂离子电池等 . 额定容量 (NominalCapacity): 一般电池的蓄电量 , 会以 mAH- 毫安小时或 AH- 安培小时来表示 , 二次电池通常会加以标示 , 当电池充饱电后 , 放电至截止电压时 , 所能取出之电量 , 就是此电池的容量 . 一次电池之容量 , 因与使用的负载有很大的关系 , 所以通常不勿加以标示 . 额定电压 (NominalVoltage): 电池正负极材料 , 因化学反应 , 所造成之电位差高低 , 利用此关系 , 所产生的电压 , 称为额定电压 . 不同的正负极材料 , 产生的电压不同 , 如 : 铅酸电池 -2V/cell, 镍氢电池 1.2V/cell, 锂离子电池 3.6V/cell. 内阻 : 电池为许多化学材料组成 , 其都有一定的阻抗 , 电池的高低内阻往往影响充放电的特性 . 正极 (PositiveElectrode): 符号为＋ , 电位较负极高 . 负极 (NegativeElectrode): 符号为 -, 电位较正极高 . 电解质 (Electrolyte): 当正负极间引起化学反应时 , 可使离子移动之离子导电体 , 而不是电子导电体 , 主要在传递整个电化学反应离子的传导工作 . 隔离膜 (Separator): 置于正负极板中 , 为一微孔性及多孔性之薄膜 , 材质以 PP,PE 为主 , 主要在隔离正负极板 , 防止电路 , 可使离子通过 , 并具保持电解液的功能 . C-rate: 用来表示电池充放电时电流大小的比率单位 . 如 : 容量 1600mAh 的电池 ,0.2C 代表以 320mA 的电流来进行充电或放电 ,1C 代表以 1600mA. 此比率单位 C-rate 对于二次电池是重要的观念 . 放电截止电压 (Cut-offdischargevoltage): 电池在放电试验时 , 到达终点的电压 . 一般 Ni-MH 电池设定为 1.0V,Li-ion 电池设定在 3.0V 或 2.7V. 开路电压 (Opencircuitvoltage,OCV): 指电池在无负载的情况下 , 电池正负极之间的电压 . 过放电 (Overdischarge): 超过电池放电截止电压值 , 若继续放电则可能造成电池漏液或劣化 . 放电深度 (Depthofdischarge,DOD): 与电池额定容量比较 , 放电电量的比率 . 过充电 (Overcharge): 电池到达饱充状态后 , 再继续充电的程度大小 , 过度充电可能会使电池劣化 . 能量密度 (Energydensity): 表示方法有两种 , 一为体积能量密度 (Wh/l), 另一为重量能量密度 (Wh/kg), 用以表示单位体积或单位重量能取出的能量 . 常用于表示各种化学材料所能提供能量的参考 . 自我放电 (Selfdischarge): 电池在储存过程中 , 电池蓄电容量会逐渐减少的现象 , 所以一般储存电池时都有一储存温度范围 , 过高的温度会加速电池的自我放电 . 循环寿命 (Cyclelife): 二次电池在反复充放电的使用下 , 电池容量会逐渐下降 , 通常以该电池的额定容量作标准 , 电池容量降至其 80% 或 60% 时的充放电次数 , 称为循环寿命 . 记忆效应 (Memoryeffect): 电池在没有放完电的情况下 , 若施以充电 , 则电池容量可能无法回到原有的水平 , 但若施以强制深度放电后在充电 , 容量可能就能回复 , 通常此种现象常发生于镍镉电池上 . 定电流 (Constantcurrent,CC): 以固定的电流对电池充电或放电 . 定电压 (Constantcurrent,CV): 以固定的电压对电池充电 , 充电电流会随着电压值接近而下降 , 对于 Li-ion 电池充电 , 一般使用 CC-CV 充电模式 , 前段采用 CC, 当电池电压到达 4.2V, 转用 CV 充电 . 涓流充电 (Tricklecharge): 以一微小的电流对电池充电 , 常用于对电池开始充电前或充饱电后 . –dV: 此为 Ni-MH 或 Ni-Cd 电池在侦测充电截止的一个重要参考值 . 这两种电池的充电特性 , 在电池充饱时 , 电压会有一峰值 , 若在施以充电 , 电压会有下降的趋势 , 以下降多少 mV, 作为充电的截止条件 , 一般会设定于 8~10mV/cell. dT/dt:Ni-MH 及 Ni-Cd 在充电快充饱时 , 电池的温度会随时间而快速上升 , 以每分钟上升的温度作为充电的截止条件 , 一般设定在每分钟上升 1 度作为截止点 . 串并联 (Seriesandparallel): 电池串联来提高电压 , 以并联来提高电池容量 , 如 :Notebook 电池 , 用 12 颗 Li-ion 电池 , 以 4 串 3 并的组合 , 来符合 Notebook 的工作电压及延长操作时间 .

4653 次阅读|0 个评论

电池相关的名词解释

hualao 2013-1-28 19:19

MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8Normal0 在电池的领域中 , 有许多专有名词 , 使用者通常对其真正的函意 , 大多一知半解 , 什么是一次电池 , 什么是二次电池 , 什么是记忆效应 …… 等 , 其实要了解电池世界 , 先从了解电池相关的名词 , 对于使用者或是电源设计工程师而言 , 在电池使用及应用上 , 能够有更正确的观念 , 以避免使用异常而造成您的电子产品毁损 , 严重时还可能伤害周围的人 . 本期电池教室 , 将从电池组成 , 应用及电气特性的专有名词 , 来一一为各位批注 , 希望对各位读者有所帮助 . 电池词汇 一次电池 (Primarybattery): 电池仅能放电 , 当电池电力用謦时 , 无法再充电的电池 . 市售的碱性电池 , 锰干电池 , 水银电池等 , 皆属一次电池 . 二次电池 (Rechargeablebattery): 电池电力用完后 , 可经由充电重复使用之电池 , 如 : 铅酸 , 镍氢 , 锂离子电池等 . 额定容量 (NominalCapacity): 一般电池的蓄电量 , 会以 mAH- 毫安小时或 AH- 安培小时来表示 , 二次电池通常会加以标示 , 当电池充饱电后 , 放电至截止电压时 , 所能取出之电量 , 就是此电池的容量 . 一次电池之容量 , 因与使用的负载有很大的关系 , 所以通常不勿加以标示 . 额定电压 (NominalVoltage): 电池正负极材料 , 因化学反应 , 所造成之电位差高低 , 利用此关系 , 所产生的电压 , 称为额定电压 . 不同的正负极材料 , 产生的电压不同 , 如 : 铅酸电池 -2V/cell, 镍氢电池 1.2V/cell, 锂离子电池 3.6V/cell. 内阻 : 电池为许多化学材料组成 , 其都有一定的阻抗 , 电池的高低内阻往往影响充放电的特性 . 正极 (PositiveElectrode): 符号为＋ , 电位较负极高 . 负极 (NegativeElectrode): 符号为 -, 电位较正极高 . 电解质 (Electrolyte): 当正负极间引起化学反应时 , 可使离子移动之离子导电体 , 而不是电子导电体 , 主要在传递整个电化学反应离子的传导工作 . 隔离膜 (Separator): 置于正负极板中 , 为一微孔性及多孔性之薄膜 , 材质以 PP,PE 为主 , 主要在隔离正负极板 , 防止电路 , 可使离子通过 , 并具保持电解液的功能 . C-rate: 用来表示电池充放电时电流大小的比率单位 . 如 : 容量 1600mAh 的电池 ,0.2C 代表以 320mA 的电流来进行充电或放电 ,1C 代表以 1600mA. 此比率单位 C-rate 对于二次电池是重要的观念 . 放电截止电压 (Cut-offdischargevoltage): 电池在放电试验时 , 到达终点的电压 . 一般 Ni-MH 电池设定为 1.0V,Li-ion 电池设定在 3.0V 或 2.7V. 开路电压 (Opencircuitvoltage,OCV): 指电池在无负载的情况下 , 电池正负极之间的电压 . 过放电 (Overdischarge): 超过电池放电截止电压值 , 若继续放电则可能造成电池漏液或劣化 . 放电深度 (Depthofdischarge,DOD): 与电池额定容量比较 , 放电电量的比率 . 过充电 (Overcharge): 电池到达饱充状态后 , 再继续充电的程度大小 , 过度充电可能会使电池劣化 . 能量密度 (Energydensity): 表示方法有两种 , 一为体积能量密度 (Wh/l), 另一为重量能量密度 (Wh/kg), 用以表示单位体积或单位重量能取出的能量 . 常用于表示各种化学材料所能提供能量的参考 . 自我放电 (Selfdischarge): 电池在储存过程中 , 电池蓄电容量会逐渐减少的现象 , 所以一般储存电池时都有一储存温度范围 , 过高的温度会加速电池的自我放电 . 循环寿命 (Cyclelife): 二次电池在反复充放电的使用下 , 电池容量会逐渐下降 , 通常以该电池的额定容量作标准 , 电池容量降至其 80% 或 60% 时的充放电次数 , 称为循环寿命 . 记忆效应 (Memoryeffect): 电池在没有放完电的情况下 , 若施以充电 , 则电池容量可能无法回到原有的水平 , 但若施以强制深度放电后在充电 , 容量可能就能回复 , 通常此种现象常发生于镍镉电池上 . 定电流 (Constantcurrent,CC): 以固定的电流对电池充电或放电 . 定电压 (Constantcurrent,CV): 以固定的电压对电池充电 , 充电电流会随着电压值接近而下降 , 对于 Li-ion 电池充电 , 一般使用 CC-CV 充电模式 , 前段采用 CC, 当电池电压到达 4.2V, 转用 CV 充电 . 涓流充电 (Tricklecharge): 以一微小的电流对电池充电 , 常用于对电池开始充电前或充饱电后 . –dV: 此为 Ni-MH 或 Ni-Cd 电池在侦测充电截止的一个重要参考值 . 这两种电池的充电特性 , 在电池充饱时 , 电压会有一峰值 , 若在施以充电 , 电压会有下降的趋势 , 以下降多少 mV, 作为充电的截止条件 , 一般会设定于 8~10mV/cell. dT/dt:Ni-MH 及 Ni-Cd 在充电快充饱时 , 电池的温度会随时间而快速上升 , 以每分钟上升的温度作为充电的截止条件 , 一般设定在每分钟上升 1 度作为截止点 . 串并联 (Seriesandparallel): 电池串联来提高电压 , 以并联来提高电池容量 , 如 :Notebook 电池 , 用 12 颗 Li-ion 电池 , 以 4 串 3 并的组合 , 来符合 Notebook 的工作电压及延长操作时间 .

3982 次阅读|0 个评论

[转载]锂电池

chnfirst 2013-1-21 14:47

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19739146 Small. 2009 Oct;5(20):2236-42. doi: 10.1002/smll.200900382. Nanostructured silicon anodes for lithium ion rechargeable batteries. Teki R , Datta MK , Krishnan R , Parker TC , Lu TM , Kumta PN , Koratkar N . Source Department of Chemical Biological Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, NY 12180, USA. Abstract Rechargeable lithium ion batteries are integral to today's information-rich, mobile society. Currently they are one of the most popular types of battery used in portable electronics because of their high energy density and flexible design. Despite their increasing use at the present time, there is great continued commercial interest in developing new and improved electrode materials for lithium ion batteries that would lead to dramatically higher energy capacity and longer cycle life. Silicon is one of the most promising anode materials because it has the highest known theoretical charge capacity and is the second most abundant element on earth. However, silicon anodes have limited applications because of the huge volume change associated with the insertion and extraction of lithium. This causes cracking and pulverization of the anode, which leads to a loss of electrical contact and eventual fading of capacity. Nanostructured silicon anodes, as compared to the previously tested silicon film anodes, can help overcome the above issues. As arrays of silicon nanowires or nanorods, which help accommodate the volume changes, or as nanoscale compliant layers, which increase the stress resilience of silicon films, nanoengineered silicon anodes show potential to enable a new generation of lithium ion batteries with significantly higher reversible charge capacity and longer cycle life.

个人分类: 材料、专业|0 个评论

[转载]手机实用技巧—锂离子电池的结构

chnfirst 2013-1-21 14:41

http://www.hoyicn.com/service_detail/newsId=602c71d1-4fa0-4c96-88a8-78cfc5738ed9comp_stats=comp-FrontNews_ranking01-servicelistkkk.html 手机实用技巧—锂离子电池的结构 浏览次数： errorthe struts error message: 9001 日期： 2011年3月18日 09:47 一.锂离子电池的发展历史　 　 二.锂离子电池的电化学反应式 　　现人俗称锂离子电池的这种可逆反应方式为摇篮式反应, 充电时锂离子Li+从正极透过隔膜往负极跑.放电是反之.如此"摇摆"就形成了可充电的锂离子电池基本机理. 　　三.锂离子电池的优缺点简介 　　四.聚合物锂离子电池的历史 　　五.聚合物锂离子电池的优缺点 　　六.圆柱型锂离子电池的结构 　　此结构一般为液态锂离子电池所采用,也是最古老的结构之一.偶尔在较早的手机上还能找到它的影子.目前大多数用在笔记本电脑的电池组里面. 　　七.方形锂离子电池的机构 　　现今最普遍的液态锂离子电池形态, 广泛的应用在各个移动电子设备的电池组里面,特别是手机电池.图右面的是sanyo生产的UP383450,即3.8mm*34mm*50mm,目前的标称容量已经达到650mAh.明年可达680~700mAh. 　　八.纽扣型锂离子电池的结构 　　此种可充电的锂离子电池不常见,容量不大在几个到几十mAh之间,应用领域也不广泛. 类似的产品都是采用一次性的锂电池或黄金电容.国内武汉力兴曾有类似产品,只见其介绍,本人未测试过,不知性能如何? 　　九.聚合物锂离子电池的结构 　　这就是聚合物锂离子电池的典型结构,图中的结构称为卷绕式,也有层叠式的,其外面包裹上一层复合铝箔后基本形状就象右面的图片.(注右面的聚合物锂离子典型为sony生产的UP293559,即厚度为2.9mm,长宽为35mm*59mm, 不算两个极耳的尺寸) 　　欢迎转载，转载请注明出处 宏毅电池网 。

个人分类: 材料、专业|0 个评论

波音787上的锂电池装备是哪家公司设计和生产的？求答案！

热度 2 rrpub12 2013-1-19 13:30

【波音787全球停飞 中国已订购超过40架】连续故障使得波音787飞机遭到全球停飞。波音787上广泛采用的锂电池装备，电池和电路系统设计上的潜在隐患被认为是近期多次出现起火事故的关键点。目前中国航空公司已订购了超过40架波音787，但尚未取得民航局的准入许可。 http://t.cn/zjkwbOL （分享自 @证券网 ）

2872 次阅读|2 个评论

分级介孔纳米线超高容量锂空气电池及相关媒体报道

热度 1 麦立强 2013-1-9 10:49

更小、更轻和更高性能的电子设备以及电动汽车的迅速发展 , 对电池能量密度提出了越来越高的要求。锂空气电池是当前发展起来的一种具备超高比容量和能量密度的新型电池。 锂空气电池中的氧还原反应和氧析出反应的速率是影响其性能的主要因素，开发廉价高效的催化剂对于提升反应速率和改善锂空气电池性能具有重要意义。钙钛矿型材料是备受关注的、具有较高氧还原和氧析出反应催化活性的催化剂。 近日，武汉理工大学 — 哈佛大学纳米联合重点实验室麦立强教授课题组针对当前锂空气电池实际容量与理论容量有较大差距、反应产物阻碍氧扩散等问题，利用多步微乳液法， 合成了钙钛矿型镧锶钴氧（ La 0.5 Sr 0.5 CoO 2.91 ， LSCO ）分级介孔纳米线。该纳米线直径约 150 nm ，长度约几微米，内部由分支纳米短棒取向搭接而成，搭接部分形成大量连续堆积孔道，分支纳米短棒表面仍为多孔结构。 BET 测试表明其比表面积为 97 m 2 /g ，相对于 LSCO 纳米颗粒有极大的提高。通过旋转圆盘电极在水溶液和有机电解液体系极化曲线测试表明， LSCO 介孔纳米线比纳米颗粒具有更大的半波电位和极限扩散电流，对氧还原反应（ ORR ）和氧析出反应（ OER ）表现出更高的催化活性。以介孔纳米线为催化剂组装的锂空气电池，放电容量高达 11059 mAh g -1 ，比 LSCO 纳米颗粒提高了一个数量级。由于具有优异的电催化活性， LSCO 介孔纳米线在金属空气电池、燃料电池等方面有极大的应用潜力。 基于该研究成果的科学论文 “Hierarchical mesoporous perovskite La 0.5 Sr 0.5 CoO 2.91 nanowires with ultrahigh capacity for Li-air battery” 发表于国际著名学术期刊《美国科学院院刊》（ PNAS ）（ doi:10.1073/pnas.1210315109 ）。相关成果已申请国家发明专利（申请号： 201210420109.1 ）。 麦立强教授课题组致力于纳米线储能材料与器件研究，在 Nature Commun. 、 Nano Lett. 、 PNAS 、 Adv. Mater. 、 ACS Nano 等国际刊物发表 SCI 收录论文 67 篇，被 Materials Today 等邀请撰写专题综述论文 4 篇。近期发表的论文被引用 820 余次，被 Nature Asia Materials 、 Nanowerk 等著名网站选为研究亮点报道，并受到锂离子电池先驱 M.S. Whittingham 教授、介孔材料奠基人 G.D. Stucky 教授等世界一流学者的广泛关注和积极评价。 上述工作得到了科技部、国家自然科学基金委、教育部等的支持。（来源：武汉理工大学 — 哈佛大学纳米联合重点实验室） 主要新闻媒体报道 1. 人民网： 科学家研究称新电池蓄电能力比锂电池高10倍 武汉理工大学 与哈佛大学联手奉献新成果 　　 新电池蓄电能力比 锂电池 高10倍 　　本报讯（记者李佳）我们的手机和笔记本电脑用的都是锂离子电池。而现在，一种锂 空气电池 已成为科学家眼中的“未来电池”。 　　记者昨日获悉，武汉理工大学—哈佛大学纳米联合重点实验室的武汉科学家，正在为这款电池出世“加足电力”。他们的研究引起全球制成首个锂电池的威庭汉教授的关注和积极评价，其最新成果本月12日在国际著名期刊《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表。 　　多年来，研究人员一直希望能用锂空气电池代替传统的锂离子电池，因为锂空气电池的 蓄电 能力比性能最好的锂离子电池要高10倍以上。 　　2009年，武汉理工大学引进的麦立强教授牵线，武汉理工大学和哈佛大学成立纳米联合重点实验室。麦立强介绍，锂空气电池是近年来得到快速发展的具备超大容量和超大能量密度的 电化学电池 。 　　据了解，锂空气电池的发电原理是，将锂金属氧化产生锂离子和电子，锂离子、电子与空气中的氧分子进行还原反应，从而产生电能。 　　由于空气随处可得，人们可把锂空气电池做得更轻、更小，不必再担心燃料储存空间的问题。 (来源: 长江日报 ) http://scitech.people.com.cn/GB/n/2012/1120/c1057-19637601.html 2. 中国日报： http://www.chinadaily.com.cn/micro-reading/dzh/2012-11-20/content_7551969.html 3.光明网：武汉理工大学与哈佛大学联手奉献科研新成果 http://edu.gmw.cn/2012-11/20/content_5740591.htm

个人分类: 新闻关注|7664 次阅读|2 个评论

[转载]红色染料可用于制造“绿色”电池

热度 1 crossludo 2012-12-14 13:26

红色染料可用于制造“绿色”电池 据物理学家组织网12月11日报道，纽约市立大学、莱斯大学和美国陆军研究实验室的研究人员合作开发出一种无毒环保型锂离子电池，这种“绿色”电池中，从茜草植物的根中提取的染料茜素替代了电极中常用的钴。相关研究成果刊登在最新一期的《自然》杂志在线版上。 早在3500年前，茜素就在中亚、埃及、欧洲和中国被作为红色染料使用。第一次煮玫瑰茜草的根会出现鲜艳的橙色、红色和粉红色，1826年，法国的皮埃尔·让确认了茜草根含有两种染料，即茜素红及红紫素（羟基茜素）。这种曾在过去被作为天然植物染料用于制作热焰红的纺织品，现今通过最新技术，可用来制备新型“绿色”电池。 莱斯大学机械工程及材料科学系教授雷迪博士指出，大多数锂离子电池电极依赖于开采有限的金属矿石，如钴。 纽约市立大学化学教授乔治·约翰说，幸运的是，天然成分红紫素和其“亲戚”具有制作电池电极的特性。例如，红紫素的分子六元（芳族的）环含有善于传递电子的羰基和羟基，富含电子，很容易与锂离子结合。此外，茜草或其他生物质作物在成长中会吸收二氧化碳，新型锂电池被扔掉时不带有毒成分。该研究小组估计，仅需数年之久“绿色”锂离子电池便可商业化。

个人分类: 趣味科技|1224 次阅读|2 个评论

[转载]如何判断安全可靠的动力型锂电池

wf88 2012-12-11 19:26

现在动力型锂电池已经成为最近几年的新亮点,但是鱼龙混杂,虚假广告漫天飞,笔者为动力电池行业的,想就此提供一些判断依据,来供大家参考,欢迎讨论,扔砖头,但不要漫骂.本人在苏州星恒电源有限公司就职,专业动力锂电池制造,笔者亲自测试过国内14家同行电池国外5家电池,包含你们听说过的和没有听说过的品牌,偏驳之处还请各位不吝赐教.请各位本着讨论的心态参与 由于小容量锂电池已经相当成熟了,所以本贴不再进行讨论.本贴所有言论限制在6Ah以上容量锂电池. 在电池技术最发达的日本声称自己能做6Ah以上动力锂电池的厂家没有超过5家,而在中国居然有20家以上的企业声称自己能做动力型锂电池,我不能说中国的企业完全不如日本,但在锂电池这一块,日本企业的普遍技术水平的确在中国之上(先声明,敝人从来抵制日货,但决不盲目的自大,一个产业的发展,一个国家的发展需要科学的态度和认真的精神),保护电路的重要性毋庸讳言,但锂电芯本身的安全是锂电池组安全的最后一道底线,没有这样一个底线保证,在保护板故障,或者短路,撞车等异常状况时,出安全事故的概率就会异常的高 笔者认为判断一个公司宣传的是否属实,看他的动力锂电池是否过关,可以主要从以下几个方面判断: 1 看有没有权威的第三方认证机构的安全认证证书,此类证书国内就有一些号称可以做动力锂电的企业是拿不出来的,还有一些企业会拿出MOTO,NOKIA等在小容量电池方面的一堆证书给客户看,但各位一定要明白你不是打算用他的小容量手机电池能,你要用动力型电池,如果简单把容量扩大就能做动力型,那动力型锂电早就漫天飞了.所以你要看他在动力型电池方面的证书,这种证书就基本上没有企业可以拿得出来,因为我公司过UL认证已经两年了,在6Ah以上的锂电池里,我们还是全球唯一一家拿到UL证书的,另外还有独立认证试验室extra energy的认证证书.当然不排除日本有个别企业做得也很好,但他们在锂电池方面看不起UL,使用自己本国标准,日本在锂电方面的标准比UL高,目前国内没有企业在动力锂电池方面通过此标准,我们正在做. 2 看使用什么样的正极材料,目前在可充电锂电池里,使用量最多的材料大概有以下几种:钴酸锂,锰酸锂,镍钴锰酸锂,磷酸铁锂,衡量正极材料安全性主要考验: A 容不容易在充电时形成枝晶,实际上就是锂在分子材料中占的原子数量比,越容易形成就越不安全,在这个指标上,钴酸锂和镍钴锰酸锂比较差. B 氧化-还原温度,钴酸锂和镍钴锰酸锂大概150度,锰酸锂300度,磷酸铁锂400度,此指标衡量的是发生燃烧的温度,因此可以衡量磷酸铁锂最安全,锰酸锂次之,其余两种较差 3 安全测试的指标(不带保护板测试) UL的标准是:过充,满电直接短路,满电挤压,满电撞击,满电150度高温.各个锂电生产企业一般都有产品的这几项测试的数据,因为这几个试验是UL和国标的要求.拿到数据并亲自验证数据真实性后做对比,就可以看得出来到底哪家的安全性更好. A 过充一般企业(包括小电芯)可以做到1C5V,2C5V,国内有企业可以做到2C6V,UL的标准是3C10V不爆炸不起火,目前只有我们一家可以做到 B 短路UL标准是100毫欧电阻短路,不爆炸不起火,这个指标在小电芯领域已经是普遍的标准了,但动力型电池个别厂家还是不能做到,大多数厂家都能做到 C 满电各方向挤压不爆炸不起火,UL挤压标准是13KN,其他认证标准有所不同,国内含我们也只有3家企业能过(我亲自测试过国内14家同行电池,恕不能署名,会招来漫骂) D 满电撞击,UL标准是9.1公斤钢棒撞击,国内有些声称做动力电池的企业不能过 E 满电高温UL标准是150度10分钟,不爆炸不起火,国内声称自己做动力锂电池的企业在此项测试上无法通过 F 过充针刺是我企业的标准,满电后将直径8毫米的钢钉直接钉穿电池,并将钢钉留在电池里,直到电放光位置,不爆炸不起火,国内更是没有一家企业的6Ah以上电芯可以通过此项测试 另外我们企业标准的各项试验除不爆炸不起火要求外,另外要求外壳温度不超过150度(高温试验除外) 4 是什么样的结构,传统的圆柱形电芯是卷绕式结构,因为在高温时隔膜面积会收缩,卷绕结构会造成大面积的正负极直接短路,具有很大的安全隐患,方型的层叠结构在设计时隔膜面积直接预留10%~20%,在发生高温萎缩时仍能保证良好的隔断性能. 5 动力电池生产线的产能,电池生产厂在对自己的电池没有完全的自信的时候是不会大规模扩大产能的,能做出一块好电池,并不能等于能批量做出好电池.在参观工厂的时候不要看他大规模的手机电池生产线,要看专门的动力电池生产线,实际上两种生产线是基本上不兼容的,专业的动力电池生产线跟手机电池线有很大的区别,如果没有专业的生产线,说明企业本身对自己电池没有信心,或者说还没有解决大批量生产的不良问题.除我们之外,国内能月产几万只合格动力锂电芯的厂家一家都没有,你可以向他们订购1000组10串电池,看看要多久能交得出,我们目前要交1000组电池10天的周期就够了,生产组装只要三天,因为要算上做四次容量测试检验的时间,所以要10天. 6 通过此企业在自己动力电池主攻市场上的客户反应来判断 其余的技术方法和市场还有很多,就不再多说了,各位自有高招,我公司目前主攻电动自行车市场,其他行业市场工作也将逐渐展开.电动自行车虽然简单,但是对电池的要求相当苛刻,每天都要充放,工作电流又大,风里来雨里去,颠簸流离,决不是数码电池工作条件可比,4月17日上海国际电动车展会,一共有近30家参展商展出锂电车,只有两家不是用我们的,但这两家在展会后就转而使用我们的了,并在展会期间就到工厂参观,并亲自操作安全试验. 苏州星恒电源有限公司是联想集团和中科院合作兴建专业动力锂电池生产企业,拥有完全自主知识产权,承担国家863锂电池相关课题,国家863混合动力汽车用锂电池供应商,与同济大学,德国大众汽车公司,上海大众,上汽集团合作开发的“超越2号”“超越3号”混合动力汽车每天都在测试,已经合作运行3年多的时间了,预计将在08到10年实现商业化运营. 公司目前主要产品可以2C放电的10Ah,30Ah电池,和7.5Ah和15Ah可以200A充电300A放电的高功率电池,目前产能电芯4000只/天,7月份一万只每天,自从05年9月解决批量良品率问题后开始大规模出货,到现在累计出货一万两千组,目前每月出货5000组,出货量还在增加,国内及国外各有一半左右,长三角做高档车和出口车的电动车厂都是我们客户,各位可以在网上搜寻这些公司电话直接咨询,目前在苏州每个大商场都可以买到使用我们电池的电动车,在上海,杭州,北京也有不少地方卖,特别是长三角的城市,留心点都可以买到,北京的朋友留心5月份,我们一口气在北京投放了6000辆车,并且和车厂联合大规模宣传,还有免费送车的抽奖,不要错过呀,目前大概有60款使用我们电池的电动车在市场上销售和使用. 比如有一款使用36V10Ah的轻便型锂电车,全铝合金车架,整车带电池20公斤,可折叠后提到楼上,装在汽车后备厢里,没有电当自行车骑,带变速,减震,骑行很舒服,续行里程35~40公里,助力模式可以达到60~70公里,市场售价2800~3000元 有兴趣联系我yangjie@xingheng.com.cn小灵通0512-68172907,公司网站http://www.xingheng.com.cn欢迎咨询,交流,并欢迎拿同行电芯到我公司亲自操作对比安全试验.

3048 次阅读|0 个评论

量子点电池的最新综述

热度 5 tj403 2012-12-9 20:45

本人写的一个针对硫化铅量子点太阳能电池的最新综述，对2011-2012年间量子点太阳能电池的研究做了一些总结，欢迎感兴趣的朋友下载讨论： Recent development in colloidal quantum dots photovoltaics Frontiers of Optoelectronics 2012, DOI 10.1007/s12200-012-0285-7. Li Peng , Jiang Tang*, Mingqiang Zhu 摘要：The increasing demanding for sustainable and green energy supply spurred the surging research on high- ef fi ciency, low-cost photovoltaics. Colloidal quantum dot solar cell (CQDSC) is a new type of photovoltaic device using lead chalcogenide quantum dot film as the absorber materials. It not only has the potential to break the 33 % Shockley-Queisser efficiency limit for single junction solar cell, but also possesses the low-temperature, high-throughput solution processing. Since its first report in 2005, CQDSCs experienced rapid progress achieving acertified 7% efficiency in 2012, an averaged 1% efficiency gain per year. In this paper, we reviewed the research progress reported in the last two years. We started with background introduction and motivation for CQDSC research. We then briefly introduced the evolution history of CQDSC development as well as multiple exciton generation effect. We further focused on the latest efforts in improving the light absorption and carrier collection efficiency, including the bulk-heterojunction structure, quantum funnel concept, band alignment optimization and quantum dot passivation. Afterwards, we discussed the tandem solar cell and device stability, and concluded this article with a perspective. Hopefully, this review paper covers the major achievement in this field in year 2011 –2012 and provides readers with a concise and clear understanding of recent CQDSC development.

7133 次阅读|8 个评论

[转载]“会呼吸”的锂-空气电池

crossludo 2012-12-9 17:11

锂-空气电池有望解决电动汽车续航难题 “会呼吸”的锂电池的电容量远高于现今任何电池，我们希望它能早日走下设计图纸，带着电动汽车们奔驰上路。 　　 锂-空气电池： 圣安德鲁斯大学的化学家们正在寻找可以让锂-空气电池成功放电并经受住无数充-放电轮回考验的材料。（图片来源：圣安德鲁斯大学） 一种储量可达到传统锂离子电池十倍之多的全新“吸气式”锂电池,大概可以解决现在电动汽车的续航困境——如果它能胜利走出实验室的话。在正式上岗之前，锂-空气电池需要找到合适的电解液和电极材料，有了这些特殊材料的支撑，新电池才能承受起未来无数次的充放电化学反应。 锂-空气电池具有十分诱人的应用前景，但受限于难以找到可用的电解液和电极材料，科学家曾预言这份美梦在未来十年内都无法成真。不过，一队化学家现在似乎已经找到了解决的方法：闪闪的金子。 这群来自苏格兰圣安德鲁斯大学的研究人员，最先否决掉用黄金来制作电动汽车电池人。不过，在实验室的电池制造过程中使用黄金，也许会为潜力巨大的锂-空气电池最终走向市场助上关键的一臂之力。 在上周五发表在《科学》（Science）上的一篇论文中，圣安德鲁斯的化学家描绘出了一种使用DMSO（二甲亚砜）作为电解液，并用多孔的黄金作为电极的锂-空气电池的实验模型，这种实验电池在充-放电100次以后，其电池容量仍能保持最初的95%。 现有锂离子电池的内在属性决定了它们在容量上的局限，它们也因此无法在电动汽车上尽情发挥。现今电动汽车上使用的锂离子电池使用金属氧化物或磷酸化物作为正极，碳材料作负极，通过加入电解液来促使锂离子在两极间的流动。当电车发动时，锂离子从负极经过一个隔膜流向正极，而电池充电时离子的流向正好相反。锂离子电池的电极中可以容纳的锂离子数量有限，电池的储电量因此受到限制，这使得科学家们不得不在研究中另辟蹊径。 “锂离子电池的储能密度很高，从这点来看它是我们的最佳选择。它已经逐渐渗透到我们的生活，包括在电动汽车上的应用。”圣安德鲁斯大学化学系教授彼得•布鲁斯（Peter Bruce）这样说道。“我们也发现，现在的汽车电池的储电量至少再扩充一倍才能真正满足行驶的要求。这一点传统锂离子电池无法企及，所以我们才将目光投向了锂-空气电池。” 简单来说，锂-空气电池在汽车发动状态下，可以收集空气中的氧气作为电池反应的原料。这意味着这种新电池不再需要笨重的金属氧化物作为电极，减负以后的电池可以获得更多的储能空间。在多孔的金制正极的表面，氧分子可以与锂离子和电子发生化学反应，形成过氧化锂。过氧化锂的形成过程即是电池的放电过程，汽车由此被驱动。当电池充电时，发生的化学反应刚好相反，氧气会被释放返回大气。 目前，锂-空气电池的研发重点是寻找电解液和正电极的材料。经过测试的大部分电解液和电极在几个充-放电循环后就会发生降解，这会导致过氧化锂生成量的锐减，或是反应发生的不完全。所以，布鲁斯和他在圣安德鲁斯的同事彭长全（Zhangquan Peng）、斯蒂凡•弗朗伯格（Stefan Freunberger）和陈玉辉（Yuhui Chen）,一直在寻找一种电极，可以让化学反应在多轮充-放电循环后仍然正常进行。 但用全真金打造一个区区电极毕竟有奢华到无耻的嫌疑，为了降低成本，圣安德鲁斯的科学家们正在试验镀金的碳电极是否也能达到相同的良好效果。 “实验结果显示，我们建立的一个可以在锂-空气电池中发生的电化学反应模型，似乎也是可逆的”，布鲁斯说道。他的团队成功地发现了黄金作为锂-空气电池的一种电极材料的可行性，黄金在非水的溶液环境中的稳定性使得它可以抵御氧气的侵蚀，而多孔的性状又允许了在电化学反应中生成的过氧化锂的嵌入。“我们还不知道纳米级别的多孔金材料是否也有这种级别的稳定性，我们还得再做一些工作来确定这一点。” 锂-空气电池是现今汽车电池研究开发的焦点之一，包括阿贡国家实验室、麻省理工学院和IBM在内的不少研究机构和企业都在这一领域辛勤劳作，未来还会有好消息，我们就耐心等待吧。

个人分类: 医学前沿|1448 次阅读|0 个评论

[转载]人耳内部有“天然电池” 有望给植入电子设备供电

crossludo 2012-12-1 20:45

人耳内部有“天然电池” 有望给植入电子设备供电 哺乳动物的内耳深处都是一个天然电池：一个充满了离子的小室，能产生电压驱动神经信号。据物理学家组织网近日报道，来自麻省理工学院、马萨诸塞眼耳医院等单位的研究人员，首次证明了这种“电池”能给植入的电子设备供电，而且不会损害听力。植入内耳的设备可用来监控生物活动，比如听到声音、平衡失调或对治疗的反应。最终，植入设备本身可发展成一种治疗手段。相关论文发表在近期出版的《自然·生物技术》杂志上。 “60年前我们就知道有一种‘电池’对听力非常重要，但没人会用它给电器供电。”马萨诸塞眼耳医院耳外科医生康斯坦尼亚·斯坦科维奇说。 耳朵能把机械压力——耳膜的振动——转换为大脑可处理的电信号，而生物电池是信号电流的电源。电池室位于内耳一个叫做耳蜗的地方，由一层膜隔开，这里一些细胞已经特化成专用的离子泵。膜的另一边是不平衡的钾、钠离子，结合这些细胞泵的特殊排列形式，就产生了电压。虽然此处电压是体内最高的（至少对单个细胞而言），但仍然非常低，而且为了不扰乱听力，可用电流只能占其很小一部分。 麻省理工学院微系统技术实验室研究员安纳萨·钱德拉卡珊小组开发的低功率芯片正好解决了这一问题。他们还在芯片上装了一种超低功率无线发射器，以获得所检测的数据。由于生物电池的电压不稳定，芯片上还装了电源转换线路，就像一般电子设备电源线两端的盒式转换器，能逐渐充电。充电时间一般为40秒到4分钟，就能给发射器供电。信号频率本身就指示了内耳的电化性质。 在实验中，研究人员在豚鼠内耳生物电池膜的两边植入了电极，并将低功率芯片与电极相连。芯片留在豚鼠体外，但它非常小，足以放入中耳腔内。植入电极设备后，豚鼠在听力测试中反应正常，该设备也能以无线方式传输数据，报告耳朵和外部接收器的化学情况。 凯斯西储大学耳鼻喉系董事长克利夫·梅杰利恩说，这项研究有三种可能的应用：耳蜗植入、诊断疾病及作为植入式助听器。用耳蜗本身的低压产生电流，这就让它变成了一种电源，给植入耳蜗的电子设备供电。此外，如果能检测出各种疾病状态下的电压，基于这种电流输出偏差，可能开发出一种诊断计算方法。

个人分类: 医学前沿|982 次阅读|0 个评论

[转载]科学家实现豚鼠内耳供电：人体电池或成真

yinlifeng 2012-11-26 12:14

在麻省理工学院与哈佛大学的一项联合实验中，豚鼠的内耳可以充当电池使用。上图中一位动物医学官员正在对一只不相关的豚鼠进行检查。 由豚鼠内耳供能的无线信号发射器。 北京时间11月20日消息，据国外媒体报道，这一《黑客帝国》中出现的情景还仅仅是一个科幻概念，距离实现尚待时日。不过，在最近一项研究中，豚鼠的内耳被成功地转化为生物电池，预示着类似技术很可能在人类身上成为现实。豚鼠的内耳结构与人类的非常相似。研究者将电极植入豚鼠的内耳中，成功地为连接电极的无线电发射器提供了电能。整个过程中，豚鼠的听力未受到大的伤害。这是科学家首次能够控制哺乳动物体内的电化学能，为在人类内耳中植入医疗传感器提供了新途径。 “这项研究将使我们得以发展完全植入人体的电子设备(如带有无线芯片的内耳传感器)，而不需要再植入传统的电池，”麻省理工学院的电子工程师及计算机科学家Anantha Chandrakasan在电子邮件中说，“这个系统将可以维持自身运转。” 植入的电子设备能够实时监测内耳的健康，还可指示其附近几毫米之内的人体组织如颈动脉、面部神经和大脑颞叶的情况。Chandrakasan的合作者，哈佛大学的听觉外科医生斯坦科维奇(Konstantina Stankovic)称，未来的感受器还可用于检测儿童的听力障碍，或者为士兵以及有听力减弱风险的工人提供帮助。 在此之前，一些动物如蟑螂、蜗牛和蛤类等已经在实验室里成为了活体电池。不过，这次的研究首次揭示了控制哺乳动物体内电化学能的方法，也为在人类身上实现类似构想提供了可能。“内耳电池”的电力来自内耳内淋巴液和外淋巴液的电荷差。这一能量来源相对其他方法如体热、肌肉运动或颤动等更加稳定。哈佛大学和麻省理工学院的联合团队将研究成果发表在11月11日的《自然—生物技术》(Nature Biotechnology)上。 斯坦科维奇说：“内耳特别具有吸引力，因为它是一个非常稳定的能量来源，而且自始至终贯穿人的一生。”不过，由于内耳的电压，即电荷差太小，以致于开始的时候需要用一个无线电波脉冲来刺激控制线圈的启动。研究者还需要设计匹配的电子设备，因为内耳电量很小，功率只有几纳瓦特(1纳瓦特为1瓦特的十亿分之一)，所以需要先累积足够的电荷之后才能为设备供电。 “因此，要先通过存储装置积累电能，然后为需要电量更大的设备供电，”Chandrakasan解释道，“当信号发射器和传感器关闭的时候，我们必须能控制电能也完全关闭。” 联合研究团队还希望制造出大小更合适的电极，尽可能减少收集电能过程对内耳的损伤。下一步，研究人员计划将电极和电子设备同时植入豚鼠的耳朵中，而非仅仅植入电极。“我们希望能研制出完整的、包括小型传感器可的植入设备，”斯坦科维奇说，“最终，我们希望这项技术能应用在人的身上。”

1131 次阅读|0 个评论

[转载]新能源汽车突破稀土电池单次充电可跑800公里（不说话）

热度 2 chaohe 2012-11-14 11:05

新能源汽车突破 稀土电池单次充电可跑800公里 困扰世界新能源 汽车 发展的电池瓶颈有望被山东一国企彻底打破。据齐鲁晚报报道，记者11月4日从淄博市政府获悉，截至11月2日，经过连续9个月超60万公里的公交车试验运行，淄博一国企研发的非对称性大动力 稀土 电容电池，各项指标均已超过国家2015年的动力电池发展规划，小轿车试验单次充电可跑800公里。 11月4日，在淄博市136路公交车积家村终点站，记者看到几辆公交车正在充电桩前充电，15分钟便能充满。这条线路是2月2日开辟的，采用了一种全新的电容电池技术。淄博市政府专门从交通运输局、公交、供电公司抽调人员，对新型公交电池进行测试。“到11月2日，该线累计行驶 里程 超60万公里，充电1.65万次，平均每公里电费仅1元钱。目前从各项实测数据看，这种由淄博自主研发的非对称性大动力稀土电容电池，各项指标远远超过国家2015年的动力电池发展规划。”淄博国有控股的国利新电源科技董事长韩世幸表示。 “经9个月的测试，电池容量未出现普通镍氢、锂电池的衰减现象，续驶里程基本没有减少。”该新型电池技术研发人、从事电池行业30余年的石志水介绍说。据介绍，目前使用该种类型电池的大巴车充电一次已经能连续行驶300公里以上，远超国内外其它新能源汽车。“在此基础上经不断改进，我们在实验室已经研发出了超级电容电池，小轿车充电一次的续驶里程超过800公里，而且在零下20多摄氏度电池可以正常供电，这是前所未有的。”石志水介绍说。此外，稀土电容电池制造成本仅有锂电池的一半，在经济性以及安全性上也有极大优势。 目前，稀土电容电池已经着手市场化运作，据悉国利新电源科技的目标是，到2014年达到100万只以上，实现销售收入超过20亿。 太好玩了！听上去有点滑稽 来源： http://finance.ifeng.com/stock/roll/20121107/7267155.shtml

2372 次阅读|2 个评论

[转载]Windows 7管理并延长电池使用时间,电源管理

chnfirst 2012-11-7 13:56

http://www.bagew.com/dianchibaoyang/368.html 用Windows 7管理并延长电池使用时间 发布于： 2012年04月05日 有很多报道都表示 Windows 7非常节电，能帮助大型企业节省近一半的电费。但是，也有些用户投诉抱怨Windows 7会让 笔记本 电脑的 电池 提前退休。尽管Win7让部分用户提前更换了电池，但它是建立在确认电池的确有隐患的基础上才如此提示。所以让我们来看看如何才能最大限度的使用Windows 7提高笔记本电脑的电池寿命。 　　第一件事情是首先让我们来确认什么是 电源 的最大消耗部件，使你的处理器？Wifi还是蓝牙？喇叭？不，具体请看下图的展示。 　　Windows Vista操作系统一直被抨击其操作系统管理的电池寿命，因此微软在Windows 7中确实致力于改善这一问题。但是老实说，如果你使用一个非常老的笔记本电池，建议还是换一个新的。而对于那些电池还是相对健康的用户而言，这些提示可以帮助延长你的笔记本电池寿命。 　　Windows 7有一个强大的电源控制面板，它可以让你迅速调整 屏幕 亮度，并选择一个预设的电源计划。你可以通过按Win + X迅速访问它。如果你想获得更多选项，你可以单击在任务栏中的电池按钮以此进行更强大的设置。 　　在这里你可以改变任何事情，就像当电源被拔时，睡眠模式会自动启动，显示器将变暗等。当然，最重要的事情就是降低你显示器的亮度，通过这一项设置的改变，你会发现你的电池使用时间将得到明显的增加。 　　还有更多的设置是我们可以进行调整的，如果去更改高级电源计划设置，可以轻易的改变处理器的速度，系统冷却系统等。此外还可以进入低功耗模式，降低无线适配器的处理器运行速度。有一些系统有一个“冷却策略”，它可以允许选择是否使用风扇进行对CPU进行冷却，或自然冷却和降低处理器的功耗，以防止处理器温度过高。 　　这些设置相当简单并且直接，你可以轻而易举的知道如何优化电池的最佳使用性能。电池的另一大漏洞就是无线和蓝牙收音机。即使你没有连接无线网络，它也会不断寻找扫描和尝试进行连接。如果你只是在使用 Word ，还不需要使用Wifi，一定记得关闭你的Wifi。一些笔记本电脑有一个Wifi开关，而对于没有的用户，可以通过控制面板把它关闭。 　　另一个重要的事情是记住关闭在后台运行的不必要的程序和进程，你会发现仅仅通过你的"X"关闭的程序并不是真正的关闭。如果你检查你的系统托盘区，经常可以发现他们的图标，这就意味着他们仍然在运行。右击并退出这些，已确保他们已经关闭。当然你可以使用Ctrl+Alt+Del打开任务管理器看看有什么程序和进程正在运行。 　　如果你的系统的 内存 非常少，而且你的系统只运行很多程序时，你的机器不得不从你的 硬盘 来回切换不同的程序，这导致了系统使用了更多的电源，所以确保你有足够的内存空间。 　　如果你按照以上所介绍的这些技巧来使用windows 7，一定会延长你的电池使用时间。

个人分类: 电脑、办公|1 次阅读|0 个评论

[转载]科学家研制“纳米花”电池 将用于智能手机

crossludo 2012-10-17 12:40

科学家研制“纳米花”电池 将用于智能手机 美国科学家最新研制一种“纳米花”电池，能够以独特的表面结构存储更多的能量。 据国外媒体报道，目前，美国科学家最新设计一种微型电池，这种微小粉红色纳米结构可以彻底颠覆传统电池设计，以独特的表面结构存储能量。这种“纳米花”是由硫化锗(一种半导体材料)制成，其花卉外形以更小的空间具有更多的表面结构来存储能量，这将成为理想的能量存储应用，例如：智能手机电池。 “纳米花”仅有20-30纳米厚，长100微米，以较小的空间结构具有较大的表面积，可用于制造新型智能手机电池 这项突破性技术是由美国北卡罗来纳州大学的曹林友(音译)和同事研制的，为了创建这个纳米花卉结构，研究小组首次在火炉中加热粉末状半导体材料，使其蒸发之后吹至火炉中一个温度较低区域，使其逐层沉淀下来。 这种层状结构仅有20-30纳米厚，长100微米，当逐层添加时每一层在下层基础上延伸，形成一个类似于万寿菊或者康乃馨的花卉结构。 研究小组强调，花卉结构可增强锂电池的蓄能，这是因为更纤薄的结构和更大的表面积可存储更多的锂离子，基于相同原因，这种结构也可用于增强超导体性能。关于“纳米花”电池的详细研究报告已发表在《ACS纳米》期刊上。

个人分类: 趣味科技|1066 次阅读|0 个评论

氧化锌微米花球准固态电池的续篇

cspring 2012-10-11 01:21

之前氧化锌微米花球准固态电池的续篇，组里面的兄弟把效率从4.2提升到6.2%，目前该类型电池的最高效率。。。有木有希望到9%，让我们拭目以待。。。 ----------------------------------------------------------------------- Optimizing nanosheet-based ZnO hierarchical structure through ultrasonic-assisted precipitation for remarkable photovoltaic enhancement in quasi-solid dye-sensitized solar cells Yantao Shi , Chao Zhu , Lin Wang , Wei Li , Chun Cheng , Kin Ming Ho , Kwok Kwong Fung and Ning Wang J. Mater. Chem., 2012,22, 13097-13103 DOI: 10.1039/C2JM31106B Received 22 Feb 2012, Accepted 09 May 2012 First published on the web 09 May 2012 http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/JM/c2jm31106b For ZnO hierarchical structures composed of interlaced nanosheets, it has been proved that they are more favorable for electron transportation in the photoanodes of ZnO-based dye-sensitized solar cells (DSCs). Here, we introduce ultrasonic-assisted precipitation for fabricating novel nanosheet-based ZnO hierarchical flowers (HFs) in aqueous solution. With the powerful ultrasound irradiation, these nanosheets on the HFs are not only interlaced and monocrystalline, but also axially oriented, porous and ultrathin. Furthermore, broad channels enclosed by adjacent nanosheets can deeply extend into the inner parts of the HFs. Structural improvements reveal that the specific area of the novel HFs as well as their performances on light-capturing and electron transport have been largely improved compared with those prepared through direct precipitation. Remarkably, when assembled into quasi-solid DSCs, ZnO HF photoanodes show a high conversion efficiency up to 6.19% (under AM 1.5, 100 mW cm ㈢ illumination), the highest record of quasi-solid ZnO-based DSCs up to now.

4549 次阅读|0 个评论

[转载]崔屹 科学家造新电池超锂电池10倍

chnfirst 2012-10-10 08:21

http://news.xinhuanet.com/it/2009-12/11/content_12628766.htm 您的位置： 新华网主页 - 新华数码 比涂鸦还简单 科学家造新电池超锂电池10倍 2009年12月11日 09:21:32 　来源： 综合 在各种电子设备深入人民群众生产生活的今天，能源的瓶颈显得越来越明显。性能越强，能耗越大，这几乎已经成为定理。看看各种号称轻薄的笔记本扩展电池的重量，看看iPhone 3GS的续航时间，电池早已不堪重负。 所谓科技以人为本，电池技术既是各种便携电子产品的瓶颈，也成为了科学家们研究的重点。最近美国斯坦福大学的科学家们就展示了自己在这个领域的最新研究成果：经过纳米科技强化后，一张纸也能变成超级电池——将特殊的银碳纳米墨水涂在一张纸上，这张纸就是一块电池。是的，就这么简单。 斯坦福大学的科学家表示，这种神奇变化全依赖于银碳纳米墨水。银碳纳米墨水混合了三种物质：单壁碳纳米管、镀银纳米线薄膜和普通墨水。其中，前两者用于形成“蓄电池”的两极，而墨水的功用是将前两者固定在纸上。　 利用这种墨水制作出来的纸电池最大的特点就是拥有超高的效率，几乎可以达到锂电池的10倍，而且不依赖特殊纸张，普通纸就能和墨水配合。另外，这种纳米结构的电池也非常耐用，其寿命可以轻易达到40,000次的充放电循环，至少比锂电池高出了一个数量级。 由于同时具备了低成本、轻薄、高寿命等多个特点，其应用前景难以想象。实验室的工作人员崔义(Yi Cui)介绍说：“现在确实需要一个低成本、高性能的能量储存方式。” 纸电池研究人员–崔义 (Yi Cui)，这位以及后面出现的演示人员都是华人科学家。 纸电池的制作步骤之一：将混合了单壁碳纳米管和镀银纳米线薄膜的墨水涂在纸上 博士后胡兵 (Bing Hu)在演示纸电池的制作步骤之一 今年9月份，世界领先的高性能电池制造商晶澳太阳能（JA Solar）也宣布了类似的技术，将采用Innovalight硅墨水技术商业化新一代太阳能电池产品。（来源：爱活网 http://pugetsound.sites.acs.org/apps/photos/photo?photoid=110082438 2010 Pauling Symposium from M Diblee Yi Cui at the symposium Back to Album Photo 1 of 23 Previous | Next http://www.lbl.gov/Publications/Currents/Archive/Oct-01-2004.html October 1st, 2004 Berkeley Lab Scientist Wins E.O. Lawrence Award Moore Foundation Boosts Supernova Research Autumn Moon Festival Celebrates Asian Traditions Ready, Set � Runaround XXVII Next Friday ‘Dream Beams’ Achieved with Laser Wakefield Acceleration Meet Lab Director Chu at All Hands Reception What Lies Beneath in Buried Nanolayer Interfaces New Insights into Hydrated Electrons Berkeley Lab Scientists Gain New incite on Photosynthesis Bound for DC, Schroeder Follows Long Tradition of Service in Nation’s Capital Flea Market People, AWARDS HONORS Berkeley Lab Scientist Wins E.O. Lawrence Award By Lynn Yarris Richard Saykally, a professor of chemistry with UC Berkeley who joined Berkeley Lab’s Chemical Sciences Division (CSD) a year ago, has been named one of seven new winners of the E.O. Lawrence Award by Secretary of Energy Spencer Abraham. Saykally won the award in the chemistry category for his groundbreaking developments in the field of spectroscopy. “We are all enriched by the contributions these researchers have made, ranging from engines with no moving parts to better ways to see the stars,” Secretary Abraham said in announcing the 2004 Lawrence Awards, which were named for Berkeley Lab’s founder, Ernest Orlando Lawrence, the Nobel Prize-winning inventor of the cyclotron. The awards, the highest given by the DOE, recognize outstanding scientific contributions in atomic energy. “The Lawrence awards, and the research for which they are given, show that DOE could easily be called the Department of Science and Energy,” Secretary Abraham said. Each winner of this year’s Lawrence Award will receive a gold medal, a citation, and $50,000. The awards will be presented at a ceremony in Washington, D.C. on Nov. 8. Saykally, a professor on campus for 25 years, is Berkeley Lab’s 26th recipient of a Lawrence Award. His award citation reads: “For the invention of velocity modulation spectroscopy of molecular ions; for the development of far-infrared vibration-rotation spectroscopy of radicals, clusters and carbon chains; for the elucidation of the structure and potential energy surfaces for water clusters; and for the development and application of cavity ring-down spectroscopy techniques.” The Lawrence Awards were established by Dwight D. Eisenhower in 1959. Recipients are chosen by independent panels from thousands of nominations by international scientists and research organizations. The awards are intended to encourage the careers of scientists who show exceptional promise. The other 2004 Lawrence Award winners were Nathaniel Fisch of Princeton University and the Princeton Plasma Physics Laboratory; Bette Korber, Fred Mortensen and Gregory W. Swift of Los Alamos National Laboratory; Claire Max of UC Santa Cruz and Lawrence Livermore National Laboratory; and Ivan Schuller of UC San Diego. Saykally has spent much of his professional career finding unique new ways to explore important physical phenomena we know little about. Richard Saykally is the 26th Berkeley Lab scientist to win an E.O. Lawrence Award, the highest DOE science honor. Take, for example, his invention of velocity modulation spectroscopy to study molecular ions — enigmatic and elusive molecules with a net electrical charge. Molecular ions play critical roles in many areas of chemistry and physics, including the creation of plasmas (ionized gases), such as those found in lightning and the Northern Lights, and the formation of molecules in space and the upper atmosphere. Using standard spectroscopy techniques to study molecular ions is difficult because their light absorption properties are overlapped and drowned out by the stronger light absorption of electrically neutral molecules. Saykally solved this problem through the use of an alternating electric discharge that caused molecular ions to move towards the negative electrodes while neutral molecules remained unaffected. This enabled him to easily distinguish the molecular ions in his spectroscopic studies. Said CSD Director Dan Neumark, “Rich Saykally is one of the world’s leading spectroscopists. He has invented several new experimental techniques and has developed novel conceptual frameworks for understanding the high-resolution spectra of weakly bound species, such as ammonia and water clusters, which cannot be treated by the standard tools of spectroscopy.” Born in Rhinelander, Wis., in 1947, Saykally earned his B.S. at the University of Wisconsin at Eau Claire in 1970 and his Ph.D. at the University of Wisconsin at Madison in 1977. Prior to coming to Berkeley in 1979, he was a National Research Council Postdoctoral Fellow at the National Institutes for Science and Technology at Boulder, Colo. He currently holds the Class of 1932 Distinguished Professor Chair at Berkeley and is the co-author of more than 300 scientific publications. Among the 35-and-counting scientific honors Saykally has received are the National Science Foundation’s Presidential Young Investigator Award, the E. R. Lippincott Medal for Spectroscopy, the Centenary Medal of the United Kingdom’s Royal Society of Chem-istry, and the Irving Langmuir Award in Chemical Physics. He is a member of the National Academy of Sciences, a Fellow of the Royal Society of Chemistry, the American Physical Society, the Optical Society of America, the American Academy of Arts and Sciences, and the Amer-ican Association for the Advance-ment of Science. Saykally was also recognized as an outstanding educator when he won the UC Berkeley Distinguished Teach-ing Award in 1992. In his career, he has mentored nearly 50 Ph.D. students as well as a large number of postdoctorals and undergraduates, and has been actively involved in national secondary school education projects. Upon learning he had won the Lawrence Award, Saykally said, “It is a real honor to follow the many great Berkeley scientists who have been recognized by this award, and it is a fitting tribute to the accomplishments that my brilliant students and postdoctorals have managed through their hard work and creativity.” Moore Foundation Boosts Supernova Research by Paul Preuss The Nearby Supernova Factory will compile a catalog of the light curves, spectra, and other features of hundreds of nearby Type Ia supernovae. The federal government has lately paid less attention to the history and fate of the universe than to returning to the moon. Thus a recent $2.38-million grant from the Gordon and Betty Moore Foundation supporting the work of the Nearby Supernova Factory (SNfactory) is particularly welcome. Its purpose is to further dark energy research through the study of Type Ia supernovae. “We are delighted with the wisdom and foresight shown by the Moore Foundation in supporting cutting-edge research in the physical sciences,” says Saul Perlmutter. He and Michael Levi, both of the Physics Division, are principal investigators for the grant, made to UC Berkeley’s Space Sciences Laboratory. They note that “there was no natural home for this research in the shrinking federal physical research portfolio.” Because Type Ia supernovae are very bright and remarkably similar in their brightness, they make the best cosmological “standard candles.” In 1998 Perlmutter and his colleagues used them to conclude that the universe is flying apart at an accelerating rate, propelled by mysterious dark energy. “Good as Type Ia supernovae are as standard candles, there is a residual uncertainty of a few percent in brightness measurements, and thus distance measurements,” says Levi, an uncertainty which must be reduced for futher studies of dark energy. The way to reduce uncertainty is to learn more about the physics of nearby supernovae. Physics Division astronomer Greg Aldering, who leads the international SNfactory, says, “We designed the SNfactory to discover hundreds of nearby Type Ia supernovae while they are still brightening — and close enough to measure with great precision.” The Gordon and Betty Moore Foundation was established by Intel cofounder Gordon Moore (best known for “Moore’s Law” predicting the doubling of computer chip capacity every two years) and by his wife Betty. The Foundation supports environmental conservation, science, and higher education. Autumn Moon Festival Celebrates Asian Traditions Take one full moon, add 1,000 years of tradition, and you’ll get the Autumn Moon Festival, an occasion celebrated by nearly 90 Berkeley Lab employees and their families last Thursday thanks to the Asian Club. The festival is a popular celebration of abundance and togetherness dating back to China’s Song Dynasty, more than 1,000 years ago. The event traditionally occurs on the fifteenth day of the eighth lunar month, when the moon is at its fullest and brightest — an ideal time to celebrate the summer harvest and the lore of mythical moon goddess Chang O. “The Autumn Moon Festival has many themes, but the main one is, it traditionally emphasizes the importance of family and community unity,” said Paul Gee, who was anointed “king” of the event. “We want the Lab to be more aware of Asian culture, and we also want to reflect the diversity of the people who work here.” A king needs a queen, so Laura Luo was anointed “queen,” and the two presented Lab Director Steven Chu with a moon cake. Attendees also enjoyed Chinese moon cake while listening to Larry Li Guo’s version of “Chang’er the Beauty and Houyi the Archer,” a 1,000-year-old myth about their love for each other, the moon, and moon cakes. Last week’s occasion marked the first time the Asian Club celebrated this tradition. Ready, Set � Runaround XXVII Next Friday By Monica Friedlander Twenty-seven years ago, Bruce Heppler pedaled his unique wheeled contraption amid the throng of runners and walkers in the Lab's first Runaround. Whoever said you can’t improve on a good thing must have had the Berkeley Lab Runaround in mind. Now in its 27th year, the event has the same look and feel as the very first time that hundreds of walkers, runners, and riders of various vehicles huffed and puffed their way up and down the Lab’s slopes back in 1978. When participants take off next Friday, Oct. 8., they will walk, run or bike roughly the same course, partake in the same sense of competitiveness and goofiness, and will be greeted at the cafeteria, as always, with food, music, as well as the highly treasured Runaround t-shirts. Even the funky prize categories that first Runaround organizer Harvey Levy called “the categories of absurdity” will be awarded as always — everything from best legs to best costumes. The race begins at the Firehouse at noon and ends at the cafeteria parking lot. The course is 1.86 miles (3 kilometers) long, with some steep elevation changes. All employees and retirees healthy enough to take on the challenge are encouraged to participate. To add to the whimsical atmosphere, individual and group costumes are highly recommended. Needless to say, the light-hearted spirit will not deter the competitiveness of the elite runners, who have their eyes set on crossing the finish line first. The timers are ready for them. To make sure that all participants in the Runaround have a good time and stay healthy before, during and after the event, organizers and members of the Lab’s Health Services have the following suggestions: Before the Runaround: Check with your doctor to make sure you have no medical problems that may preclude you from taking part. Prepare by walking or running three to four times a week to increase strength and endurance. Eat a meal composed of protein and carbohydrates two to three hours prior to each workout. Drink fluids two to three hours before each workout and bring water to drink during your walk or run. Wear comfortable shoes and clothes that do not restrict your stride or rub against your skin. Apply sunscreen to your face, ears, neck, arms, and legs. During the Runaround: Prepare your body by doing stretching exercises. Carry water to drink. Apply sunscreen to sun exposed areas. After the Runaround: Stop by the Health Services table at the finish line if you experience any medical problems. Pick up your t-shirt. Partake in the refreshments, entertainment, and camaraderie of the Lab’s most popular event of the year. For more information on the Runaround, a course map, and past results, see the Runaround website at http://cfi.lbl.gov/~derenzo/ runaround/ . ‘Dream Beams’ Achieved with Laser Wakefield Acceleration by Paul Preuss Members of the L'OASIS group (left to right) are Wim Leemans, Cameron “Dream beam,” announces the cover of this week’s Nature, and the beam in question, pictured in sinuous waves of blue and black, was created right here at Berkeley Lab — a major technological advance achieved by the L’OASIS group led by Wim Leemans in the Center for Beam Physics of the Accelerator and Fusion Research Division. (L’OASIS stands for Laser Optics and Accelerator Systems Integrated Studies.) For a quarter of a century physicists have been trying to push charged particles to high energies with devices called laser wakefield accelerators, which offer the possibility of compact, high-energy machines for probing the subatomic world, studying new materials and new technologies, and medical applications. In theory, particles accelerated by the electric fields of laser-driven waves of plasma could reach, in just a few score meters, the high energies attained by miles-long machines that use conventional radio-frequency acceleration. But while researchers have generated electric fields in plasmas a thousand to ten thousand times greater than in conventional accelerators, these large fields exist only over the short distance the laser pulse remains intense. Typically that’s only a few hundred micrometers (millionths of a meter) for a tightly focused pulse, and the energies of the accelerated particles are so widespread that fewer than one percent have enough punch for scientific applications. Channeling better beams Their research makes the cover of the September 30, 2004 issue of Nature. Now, using a technique called “plasma-channel guiding,” the L’OASIS group has accelerated bunches of electrons numbering several billion electrons each, all within a few percent of the same high energy of more than 80 million electron volts. “Laser wakefield acceleration works on the principle that by sending a laser pulse through a gas to create a plasma — separating negatively charged electrons from positively charged ions in the gas — some of the free electrons will be carried along in the wake of the plasma wave created by the laser,” Leemans explains. “Imagine that the plasma is the ocean, and the laser pulse is a ship moving through it. The electrons are surfers riding the wave created by the ship’s wake.” Unfortunately, simply punching a laser pulse through a plume of gas makes for a very short trip. “The acceleration distance is limited to what’s called the Rayleigh length — the length over which the laser remains focused,” says Leemans. “For optimum acceleration, you have to keep the wake going for many Rayleigh lengths, until just before the electrons start to get ahead of the wave and lose energy” — a distance otherwise known as the dephasing length. To achieve this, Leemans, working with graduate student Cameron Geddes and other colleagues, employed “the plasma analogue of an optical fiber.” The L’OASIS laser first sends an igniter pulse through the gas, to form a sort of “wire” of plasma. A second, heater pulse enters from the side and heats the plasma wire; as the channel expands, it becomes denser at the edges and less dense at the center. Five hundred trillionths of a second later, an intense driver pulse, with peak power approaching 10 trillion watts, plows through the plasma capillary. “There’s a close analogy between the plasma channel and an actual optical fiber of the kind used to send data,” Leemans says. In the simplest optical fibers, “the glass in the center has a higher index of refraction — meaning that light moves through it more slowly — and the surrounding glass walls have a lower index of refraction.” Thus the wavefront of the light stays flat as it moves through the fiber. The same is true of the plasma channel, because the plasma is denser at the edges than in the center. “Plasma actually has a lower index of refraction than vacuum, so the wavefront moving through the center of the channel moves slower than at the edges. This flattens the otherwise spherical laser wavefront and extends the distance over which the laser stays intense.” How is it that the electrons in the bunch are accelerated to nearly the same energy? To analyze their successful experiments, the group collaborated with the Tech-X Corporation of Boulder, Colorado, using the company’s VORPAL plasma simulation code to model their results on supercomputers at NERSC. The most critical factor, they found, lies in matching the long acceleration path to the dephasing length. The channeling technique not only opens the way to compact accelerators with multiple stages, says Leemans, but it “has already suggested novel sources of radiation” including coherent infrared and terahertz radiation and efficient generation of x-ray pulses measured in quadrillionths of a second. “High-quality electron beams from a laser wakefield accelerator using plasma-channel guiding,” by Cameron Geddes, Csaba Toth, Jeroen van Tilborg, Eric Esarey, Carl Schroeder, David Bruhwiler, Chet Nieter, John Cary, and Wim Leemans, appears in the September 30, 2004 issue of Nature . Meet Lab Director Chu at All Hands Reception Berkeley Lab employees who have not yet had a chance to meet new Laboratory Director Steven Chu in person will get the opportunity next Tuesday. From 3 to 4:30 p.m., he will appear at a welcome “all hands” reception in the cafeteria main dining room. After brief remarks, Director Chu will be available to answer questions and greet attendees. Light refreshments will be provided What Lies Beneath in Buried Nanolayer Interfaces By Lynn Yarris When incident waves of x-rays from the ALS interfere with x-ray waves reflected from a sample that’s grown on top of a nano-scale multilayer mirror, a vertical standing wave is formed that can be used to identify and study various properties of each atom in the sample. Nanotechnology is superficial, the joke goes, meaning that when objects become so tiny, everything takes place on their surfaces. However, the nanosized components of future computers and memory storage devices will actually consist of multiple overlying layers of materials. This means scientists need a way to selectively study the interfaces buried below surfaces. Researchers at the Advanced Light Source (ALS) have developed just such a technique. Charles Fadley, a physicist affiliated with Berkeley Lab’s Materials Sciences Division and a professor of physics with the University of California at Davis, led this research effort. His principal collaborators on the project have been See-Hun Yang, now at the IBM Almaden Research Center, and Simon Mun, now an ALS staff scientist. “We’ve developed a new way of selectively looking below the surface in nanolayers of materials using soft x-ray standing waves,” says Fadley. “This permits us for the first time to apply all of the principal ALS spectroscopies in a much more depth-sensitive way that directly yields chemical state and magnetic information near the buried interface between two materials.” Layered nanostructures will play an especially critical role in the development of the next generation of magnetic read-heads for high-density data storage, and for the much-anticipated magnetic random-access memory chips or MRAMs. Using spintronics — the spin of electrons rather than their charge — to store data, MRAM promises “instant-on” computers that can store more information and access it faster, while consuming far less power than today’s machines. To reach these goals, however, scientists and engineers need a way to “see” what’s going on at the interfaces where different layers of materials meet. Furthermore, they need to do this without damaging the materials, a requirement that demands extreme delicacy because each layer is only a few atoms thick. “The most powerful method for studying these interfaces has been scanning transmission electron microscopy, but it can’t be considered nondestructive,” says Fadley. “Using standing waves of soft x-rays, we can nondestructively analyze buried interfaces for atomic composition, and for chemical, magnetic, and electronic structures.” Charles Fadley (front), working with See-Hun Yang (left) and Bongjin Simon Mun, are using a standing wave spectroscopy technique and the circularly polarized light of ALS Beamline 4.0.2 (shown here) to study buried interfaces in nanolayers of materials that will be critical to future electronic devices and magnetic storage media. A standing wave is a vibrational pattern that’s created when two waves of identical frequency interfere with one another while traveling in opposite directions through the same medium. In this case, x-ray waves from the ALS strike a sample grown on top of a nanoscale multilayer mirror, which was designed by researchers at Berkeley Lab’s Center for X-Ray Optics to create especially strong reflected waves. When incident ALS x-ray waves interfere with waves reflected from the sample, specific points along the interfering waves appear to be standing still, even though they are vibrating up and down. The interactions between these standing waves and the inner “core” electrons of an atom can be used to identify that atom and study its various properties. Since Fadley and his research group wanted to investigate the thickness-dependence of the phenomena they were studying, they needed to make their standing wave probe depth-sensitive. They accomplished this by growing their samples in the shape of a wedge, and scanning a beam of x-rays across the surface at an angle that created a vertical standing wave. “The intensity maximum of our standing waves, which generates most of the signal we measure, occurs at a particular depth below the surface,” says Fadley. “This gives us the depth-sensitivity and the high resolution we need to map the changes in chemical and magnetic behavior that take place at, and around, an interface.” The beams used to create the standing-wave probe are circularly polarized soft x-rays generated at ALS Beamline 4.0.2. A beam of light is circularly polarized when its electric-field component rotates either clockwise or counterclockwise around the direction in which the beam is traveling. The absorption of circularly polarized light by a magnetic material at an interface reveals much about the magnetic moments of the atoms at that interface. This makes Beamline 4.0.2, which is powered by one of the ALS’s premier undulator magnets, ideal for studying the types of buried interfaces that will be found in future data storage devices. “With soft x-ray standing waves we can, for the first time, look at multilayered nanostructures using a tour de force of all the relevant spectroscopy techniques, including photoelectron, x-ray emission and x-ray absorption spectroscopies,” says Fadley. Fadley and his colleagues have already used their standing wave technique to gain new insight into the mechanisms behind the phenomenon known as giant magneto-resistance, or GMR — a 20 to 50 percent boost in electrical conductivity that occurs when a magnetic field is applied to interfaces between magnetic and nonmagnetic metals. GMR nanostructures can be found in virtually all of today’s computer disc read heads, and a detailed understanding of the buried interfaces in these devices is critical to their performance. “We applied the standing wave technique to an iron/chrome interface and were able to determine the width of the interface, as well as a detailed profile of the magnetic field running through it,” Fadley says. “We observed that chrome, which normally is nonmagnetic, was being magnetized by iron just below the interface, but in a direction opposite to the field of the iron.” Fadley says that the standing wave spectroscopy technique he and his group have developed should also prove useful for future studies of ultrathin films, liquid layers, molecular clusters and environmentally-related surface chemistry. Combined with an x-ray microscope, it could also be used to do spectroscopy in three dimensions New Insights into Hydrated Electrons Understanding May Lead to Clues into Biological Processes that Can Cause Disease By Dan Krotz Chemical Sciences Division Director Daniel Neumark Sometimes, it pays to think small. By observing how a single electron behaves amid a cluster of water molecules, a team of scientists has gained a better understanding of a fundamental process that drives a myriad of biological and chemical phenomena, such as the formation of reactive molecules in the body that can cause disease. The researchers, led by Chemical Sciences Division Director Daniel Neumark, used an extremely fast imaging technique to observe an excited electron, surrounded by several dozen water molecules, relax back to its original energy state. This journey occurred much more quickly than one theory predicts, lending credence to an opposing theory and helping to solve a longstanding puzzle in the world of hydrated electrons. Neumark conducted the study with scientists from UC Berkeley and Israel’s Tel Aviv University. Their research is published in the September 16, 2004 edition of the online Science Express. As their name implies, hydrated electrons are electrons that are dissolved in water. They occupy an elliptical void formed by six water molecules, and they’ve intrigued scientists since their discovery in 1962. The simple fact that they exist is interesting, as is their little understood role in many biological and chemical processes. Although it is too early to tell how Neumark’s work will elucidate the behavior of hydrated electrons in the real world, such as how they conspire to form free radicals (highly reactive molecules that can damage tissue and contribute to diseases such as cancer, rheumatoid arthritis, and heart disease), it will help shape future research. Leading up to this study, scientists had been divided as to how hydrated electrons react after they’ve been excited. One theory holds that electrons convert back to their original energy state in about 50 femtoseconds, or 50 millionths of a billionth of a second. The other theory contends this conversion takes much longer, about 500 femtoseconds. To help settle the case, Neumark’s team observed a single electron in a tiny cluster of between 25 and 50 water molecules. Such clusters give scientists an extremely close look at the electron’s dynamics. For example, they can determine whether water molecules are simply rearranging themselves around an electron in an excited or a ground state, or whether these dynamics indicate the actual transition of the electron between these states. The team created an electronic excitation by zapping the cluster with a femtosecond laser pulse. They then used time-resolved photoelectron imaging to take snapshots of the electron as it relaxed back to its ground state. The dynamics and rate of this conversion, when extrapolated to how hydrated electrons behave in bulk, suggest that hydrated electrons relax back to their unexcited state in about 50 femtoseconds — a finding that tips the scales in favor of this theory. “Resolving which of these two models is correct is a key step. We’ve used time-resolved studies of finite clusters to resolve an issue of fundamental importance, namely the dynamics of an excited hydrated electron,” says Neumark. “More generally, this work represents a fairly unique example of how studies of clusters can elucidate bulk phenomena. Berkeley Lab Scientists Gain New incite on Photosynthesis By Lynn Yarris Seeking to unlock the secrets of photosynthesis are, left to right, Alán Aspuru-Guzik, Graham Fleming, Romelia Salomón-Ferrer, Brian Austin, Harsha Vaswani, William Lester, and Ricardo Oliva. Solar power remains the ultimate Olympic gold medal dream of a clean, efficient and sustainable source of energy. The problem has been that in order to replace fossil fuels, we need to get a lot more proficient at harvesting sunlight and converting it into energy. Nature has solved this problem through photosynthesis. All we have to do is emulate it. But first, we need a much better understanding of how photosynthesis works at the molecular and electronic levels. “After working on the problem for about 3 billion years, nature has achieved an energy transfer efficiency of approximately 97 percent,” says Graham Fleming, director of Berkeley Lab’s Physical Biosciences Division and an internationally acclaimed leader in spectroscopic studies of photosynthetic processes. “If we can get a complete understanding as to how this is done, creating artificial versions of photosynthesis should be possible.” Towards this end, Fleming has teamed his capabilities in ultrafast spectroscopic experiments with the computational expertise of Chemical Sciences Division theoretical chemist William Lester, Jr. Their collaboration received one of three inaugural INCITE Awards (Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment) from the U.S. Department of Energy’s Office of Science. The INCITE program is aimed at advancing a select number of computationally intensive scientific projects with high-impact potential by providing a substantial amount of time on the supercomputers at NERSC. “The theory behind energy transfer in photosynthesis is more than 50 years old, but it has never been fully tested,” Fleming says. “Some aspects of this theory are beyond current experimental testing capabilities, but can be simulated at NERSC.” Says Lester, “Before we had computational capabilities such as those at NERSC, it was not possible to model the energy and electron transfer processes we want to study. NERSC can provide us with the computers and software support that will enable us to run codes that will give us the information we need and could not otherwise obtain.” Life on Earth is dependent upon the photosynthetic reactions that green plants and cyanobacteria use to convert energy from sunlight into chemical energy. Among other things, these reactions are responsible for the production of all of our planet’s oxygen. In high school biology, students learn that nature uses chlorophyll, the family of green pigment molecules, as a light absorber and energy-transfer agent, but the chemistry behind this process is extremely complicated. What’s more, photosynthetic chemistry takes place on a femtosecond timescale (a femtosecond being one millionth of a billionth of a second). “According to the first law of photosynthetic economics, a photon saved is a photon earned,” Fleming says. “Nature has designed one of the most exquisitely effective systems for harvesting light, with the reactions happening too fast for any light to be wasted as heat. Current synthetic light-harvesting devices, however, aren’t following nature’s model.” Fleming has been using femtosecond spectroscopy techniques to shed scientific light on nature’s light-harvesting and energy-transferring secrets. Photosynthesis in plants starts with a light harvesting system, which consists of two protein complexes, Photo-system I and Photosystem II. Each complex features light-absorbing antennae made up of members from two families of pigment molecules, chlorophylls and caroten-oids. These pigment antennae are able to capture photons of sunlight over a wide spectral and spatial cross-section. Using a computational method called a quantum Monte Carlo (QMC) simulation and the IBM SP computer at NERSC, Berkeley Lab scientists are calculating optimal electronic pathways for photosynthetic energy transfer. These are the largest electronic and molecular calculations ever performed for a biological molecule using a QMC code The chlorophyll and carotenoid molecules gain extra “excitation” energy from the captured photons that is immediately funneled from one neighboring molecule to the next, until it arrives at another molecular complex, which serves as a reaction center for converting energy from solar to chemical. This transferal of excitation energy involves several hundred molecules and hundreds of individual steps along different electronic pathways, yet still transpires within 30 picoseconds for Photosystem I and 200 picoseconds for Photosystem II. By human standards of time, that’s instantaneous. “If we can follow the steps in transferring energy from donor to acceptor molecules, we might be able to design new and much more effective strategies for synthetic light harvesters,” Fleming says. Because the extra energy being transferred from one molecule to the next changes the way each molecule absorbs and emits light, the flow of energy can be spectroscopically followed. However, to do this, Fleming and his experimental research team need to know what spectroscopic signals they should be looking for. This is where the INCITE grant will help. Working with NERSC staff members — most prominently, David Skinner — and using NERSC’s IBM SP computer, Lester has developed and is running a quantum Monte Carlo computer code to predict the optimal electronic pathways for photosynthetic energy transfer. A “quantum Monte Carlo” is a statistical model for studying strongly correlated systems such as electrons. Says Lester, “Most people have long thought of computational chemistry as only being able to tackle simple systems reliably, but we’ve come a long way with improved implementation of our algorithms in recent years.” With the INCITE grant, which will provide them with a million processor hours, Fleming and Lester are studying the electronic structures behind a defense mechanism within the photosynthetic system that protects plants from absorbing more solar energy than they can immediately utilize, and, as a result, suffering from oxidation damage. The focus will be on the carotenoids in Photosystem II, which appear to be the controlling elements behind this photoprotective mechanism. “The photosynthetic light-harvesting system is so sensitive to changing light conditions, it will even respond to the passing of clouds overhead,” says Fleming. “It is one of nature’s supreme examples of nanoscale engineering.” Other researchers working with Fleming and Lester on this project include Alán Aspuru-Guzik, Romelia Salomón-Ferrer, Brian Austin, Harsha Vaswani and Ricardo Oliva. Bound for DC, Schroeder Follows Long Tradition of Service in Nation’s Capital By Ron Kolb Lee Schroeder, pictured in his Lab office, prepares for his extended stay in Washington. The official acronym to describe nuclear scientist Lee Schroeder’s newest assignment is IPA: Inter-agency Personnel Agreement. But it might as well be SWS: Scientist With Suitcase. After all, this is Schroeder’s third dispatch to Washington D.C., and in each case, he and his wife Beverly pack their bags and settle in for an extended stay in the nation’s capital. But he’s happy to do it, on behalf of his profession and his colleagues. “I see this as an enabling position — enabling the community to carry out the most important nuclear science,” he says. “This” is the IPA that began in August in the Department of Energy’s Nuclear Physics program office under Associate Director Dennis Kovar. For at least the next year, Schroeder will work out of the Germantown (MD) office, dealing with priorities in research and associated funding, reviewing projects and agreements, and interacting with the Nuclear Science Advisory Committee (NSAC) on the implementation of the current five-year plan and the development of the next one. “No matter what the outcome of the election, there will be budget issues,” he says. “One of the big questions facing nuclear science is, will RIA (Rare Isotope Accelerator, pronounced REE-uh) go forward? It presently has CDO (the mission needs statement) and is poised to move forward. It’s a near-billion-dollar project and among the highest priorities of the DOE Office of Science for the construction of new facilities.” RIA will be the world’s most powerful research facility dedicated to producing and exploring new rare isotopes that are not found naturally on earth. The beams in RIA will be 10 to 100 times more powerful than those available today. It will allow physicists to explore the structure and forces that make up the nucleus of atoms, learn how chemical elements that made up the world were created, and play a role in developing new nuclear medicines and techniques. He also notes that nuclear science will play an important role in the global future, especially in areas like energy production. With the fossil fuel production curve going down, societies will be faced with alternative energy choices, one of which is the very controversial nuclear energy question. “In the U.S. especially, we will have to confront this question,” Schroeder predicts, “even though it’s highly politicized. We know we can produce it (nuclear energy), but can we handle the waste, and how do we as a society deal with safety? We must confront these questions in an unemotional way. Drawing on experience The DOE and other federal programs request interagency personnel exchanges like Schroeder’s to take advantage of the experience and the knowledge gleaned from years of successful research on the front lines. Berkeley Lab physicist Moishe Pripstein just returned from a two-year IPA assignment working as program manager for the U.S. effort at the Large Hadron Collider (LHC), due to go on line at CERN in Switzerland in mid-2007. Both the DOE and the National Science Foundation are involved, as well as close to 800 researchers and engineers across the country. Pripstein described his experience in Germantown as “answering and sending a lot of e-mail, talking on the phone a lot, organizing reviews, and walking the halls of DOE and poking my nose in where I probably shouldn’t.” Modesty prevents him from acknowledging his success connecting the physics practitioners in the field with the agencies in Washington, a bridging role with which he is most comfortable. He says such communication is critical as program priorities are reassessed. Moishe Pripstein just returned from his IPA assignment in Washington. Arriving at the Lab full-time in 1965 with a doctorate from UC Berkeley in hand, Pripstein has been involved for five decades in some of the most significant physics experiments to develop here, including the ill-fated Superconducting Super Collider and the BaBar b-factory at SLAC, for which he was head of the Berkeley Lab group. After BaBar was running smoothly for several years, Pripstein says he sought the LHC coordinating role. “To be frank, I had been very fortunate here (at Berkeley Lab) to get well supported for my research and my ideas,” he recalls. “I felt I should give something back.” Committed for one year, he ended up staying for two. Pripstein emphasized how significant Schroeder’s role will be. “It’s especially important now, because with the budget difficulties facing us in the future, it will be important to reassess priorities in the field. The agency, and the field, are at a critical juncture,” he says. National Energy Research Scientific Computer Center scientist Craig Tull also departed this fall as a detailee in the high-energy physics office of DOE, coordinating computing systems planning for the LHC and other program projects. Schroeder’s first long-distance experience was in 1987-1989, when he was detailed to DOE Nuclear Physics as a manager of the $70 million Heavy Ion Program. His expertise was coveted because of his work on the start-up team for Berkeley Lab’s heavy ion program in the 1970s, and his subsequent service as both scientific coordinator and scientific director of the old Bevalac. Again in 1992, he was called to Washington to be assistant director for physical science and engineering in the White House Office of Science and Technology Policy (OSTP). In the administration of George Bush Sr., he had a huge portfolio that included responsibilities with DOE, NASA and the National Science Foundation, among others. With an administration change, he returned to Berkeley and, from 1995 to 2002, he directed the Nuclear Science Division. “I’ve been a scientific bureaucrat for a long time,” he laughs, noting that can be a good thing when responding to the inevitable frustrations of process, priority-setting, and red tape. “You have to respond to it,” he says. “You can’t short-circuit it.” Schroeder has seen it all — or most of it — in his 33 years as researcher and manager since arriving at Berkeley Lab in 1971. And DOE’s Kovar hopes to take advantage of all three decades in the coming year. Flea Market AUTOS SUPPLIES ‘99 FORD RANGER, 72K mi, 2.5L/4 Cyl, pwr steer/brakes (ABS), 5 sp trans, new Goodyear tires, Aiwa CD, toolbox line-X bed liner, diamond plate bed caps, tinted rear win, Scott, X4356, 220-5725 ‘97 GEO METRO LSi, 4 dr, blue, auto, dual fr airbags, pwr steer, CD/radio, new brakes, 40 mi/gall, exc running cond, 49K mi, $2,600, Keni, X7393 ‘95 JEEP GRAND CHEROKEE, 4 wd, 97K mi, auto, 6 cyl/4L, all pwr, ac, cruise, ABS, tinted win, good cond, orig owner, $4,800, Lauretta, 633-2052 HOUSING ALBANY, junior 1 bdrm, furn, avail now, move-in date flex, 400 sq feet, dw, oven, range, microwave, DSL, nr shop/pub trans, cats ok, no dogs, $950/mo, $950 sec dep, non-smok, Jennifer or Martin, 486-6554 (w), 527-2669 (h), jamcwilliams@lbl.gov BERKELEY, lge furn room in historic brown shingle N. Berkeley home, easy walk to Lab shuttle, downtown, BART, shops, non-smok, some kitchen privil, avail after 10/1, house has usual amenities, $500/mo, Rob, 843-5987 EL CERRITO, fully furn spacious studio, kitchenette w/ new appliances, all util incl, free cable TV laundry, 15 min to UCB, parking, nr El Cerrito Pl, 7613 Errol Dr, $850, 525-8211, Voya KENSINGTON, fully furn 3 bdrm home, view, quiet setting, 1 cat, avail for vis scientist during fall/winter terms, $1,400-1,600/mo+sec dep (depending on family size), Ruth, 526-2007, 526-6730 KENSINGTON, furn room, own 1/4 bath, kitchen laundry avail, $550/mo, Ruth, 526-2007, 526-6730 KENSINGTON, fully furn in-law, all util incl, avail 10/8/04, $900/ mo+sec dep, Yoko, 528-0650 POINT RICHMOND, 1 bdrm 2 bdrm apts in 8-plex, Pt. Richmond Village, spacious, laundry, offstr parking, extra storage, water/hot water/garbage incl, avail now, $900/mo for 1 bdrm $1,100 for 2 bdrm, Evan, X6784 SAN FRANCISCO, new 1 bdrm condo at the luxurious Metropolitan (www.themetsf.com) condominium, next to Bay Bridge, walk to fin dist, 24-hr sec, indoor pool/sauna/gym/ theater more, sophist architecture + full service living, $2,000/mo, Chai, (925)-377-6888, chailuk@comcast.net HOUSING WANTED VISITING PROFESSOR FAMILY from Finland looking for 2+ bdrm house or apt w/ good size kitchen, quiet nice location in/around Berkeley, less than 1 mi to Lab shuttle/BART, avail 11/1/04 – 3/31/05, wjfisk@lbl.gov, ocsalazar@lbl.gov, X6591 WANTED RELIABLE BABYSITTER, twin girls, 2.5 yrs old, Ulli, X5347, 527-6643 MISC ITEMS FOR SALE CLOTHES DRYER, Amana electric, white, 1 yr old, runs perf, $100, Steve, X6228, (925) 631-0668 DEHUMIDIFIER, portable, 120 volt, hardly used, $40, John, 849-1051 ROOF RACK SKI CARRIER, Barrecrafters, $20; tire chains, fits tires 8.25-14, 7.75-15, 205/75R15, 215/70R14, etc., $10; VCR, Mitsubishi HS-421UR, $25, Bill, X7735 or (925) 932-8252 SF OPERA TICKETS, balc pair, 2nd row ctr, Sat eves, Cosi Van Tutte Oct 2, Tosca Oct 16, $124/pair, Paul, X5508, 526-3519 FREE MARTHA STEWART LIVING magazines, 2 boxes +10-yr index, Kathy, X4931, can deliver to Lab VACATION LAS VEGAS, NV, time share, Polo Towers, 5-star, 2 bdrms, 1 wk every other year or 1 bdrm, 1 wk every year, floating time, highest exchange rating w/ resorts around the world, www.resortime.com, $17,000/ neg, Mustafa, 451-1350, or X5081 PARIS, FRANCE, near Eiffel Tower, furn, eleg sunny 2 bdrm/1 bth apt, avail yr-round by wk/mo, close to food stores, restaurants, pub trans, Geoff, 848-1830 People, AWARDS HONORS Sposito Wins Geophysical Prize The American Geophysical Union (AGU), the world’s largest society of earth scientists, has selected Garrison Sposito of Berkeley Lab’s Earth Sciences Division to receive the Horton Medal “for his seminal and extensive contributions in establishing the physical and chemical foundations of hydrology.” Sposito will be awarded his medal at AGU’s annual meeting in San Francisco in December. Cui Among Top Young Innovators Berkeley Lab guest Yi Cui, who works in the Materials Sciences lab of Paul Alivisatos, was named to be one “100 young innovators of nanotech” by Technology Review, a publication of the Massachusetts Institute of Technology. Many of this year’s TR100 honorees, the article says, “are turning to nanotechnology to gain an unprecedented level of precision, control, and flexibility in creating new materials and devices. In Memoriam: Ming Xie (1959-2004) An expert in the theory of free-electron lasers and staff scientist in AFRD, Ming Xie passed away in China on Aug. 23 after a year-long battle with cancer. Born in Beijing in 1959, Ming earned his B.S. in physics from Wuhan University in 1982. He came to the US for his graduate education and obtained his M.S. (1984) and Ph.D. (1989) degrees from Stanford University. Following his graduation, he joined Berkeley Lab as a postdoc and was promoted to staff scientist shortly thereafter. He also held the position of guest professor at Beijing University since 1998. Ming’s lifelong interest was the theory of free-electron lasers, for which he gained wide recognition. This work led him to contribute to other areas, such as laser acceleration theory and its connection with electromagnetic radiation, gamma-gamma interactions, physics of the interaction point of future high-energy colliders, and charged-particle cooling for muon colliders. He authored or co-authored some 70 papers and contributed to the design reports on three new accelerators. He is survived by his wife, a 16-year-old son, a sister, and his parents. His colleagues at the Center for Beam Physics are planning a memorial service

个人分类: 生活点滴|1 次阅读|0 个评论

[转载]锂电池前景依旧光明 未来或成财富符号

ylyao 2012-10-9 16:56

　　未来的储能热点，不是煤炭，也不是铁矿石，而是锂。这种自然界中最轻的金属，却可能是未来能源格局中分量最重的资源。中国在今年启动雄心勃勃的电动车计划，将极大地拉升对锂电池主要原料锂的需求——当电动车达到100 万量时，中国对锂的需求将超过现有全球锂的供应 量。还有人声称，汽车业从石油转向锂，不过是从一种有限的资源换到了另一种有限的资源。这种逻辑下，锂显然会取代石油成为财富的符号。 　　考虑到全球锂矿产能的动态增长，以及锂电池随着技术提示而减少对锂的使用，上述预言或许过于危言耸听了。但在中国宏大的电动车计划里，供不应求局面已开始显现。大约有1000 多家锂电池生产商在参与中国锂产业的赤膊战，这提前预演了对上游原料的争夺场面。在最被看好的磷酸铁锂电池上游，磷酸铁锂的供应正在成为问题，全球最大的磷酸铁锂供应商天津斯特兰公司，产能也不过2000吨。中国有100 多家企业在开足马力生产磷酸铁锂，但真正能生产高品质产品的企业不超过10 家，他们将是未来锂电池产业的上游主导者。寻找并发现他们也将是投资者最大的兴趣所在。 　　早在1986 年，863 计划启动时，锂电池就被视为中国的战略产业之一。但中国的研究多年停滞不前，锂电池成为日本和美国人垄断的领域。直至最近几年民营企业与专业研发机构走到一起，中国锂电池的技术才得到质的飞跃。在锂电池的关键部件如隔膜上，中国已经有少数公司可以与世界最好的公司抗衡。 　　锂产业只是整个储能市场的冰山一角。比电动车市场更大的，是新能源并网环节和城市里电力的削峰填谷。这三者是互为犄角的一个生态系统。储能不仅能保证在最上游的发电环节接入的新能源电力是持续而且稳定的；在能源的使用端，白天和黑夜的巨大需求差异也需要储能削峰填谷；而新增加的电动车，有专家表示，如果中国现有车辆全部转换为电动车，将等于重建一个国家电网系统，简直是灾难性的投入。最理想的状态下，电动车应不仅能作为能量的吸取方，也可将电力输送回电网以调节峰谷，这可大大减少电网为了平衡负荷增加过多的建设。在终极能源版图里，储能将成为一种分布式、智能可控能源格局里基石。而现在，储能只不过占装机总量的不到2%。这显然意味着在上述3 个方面，储能蕴藏这巨大的商业机会。 　　锂电池一度被认为也适用于后二者，但在最近国家电网投资的国家风光储输一期示范工程中，总量18 兆瓦的磷酸铁锂电池储能系统招标暂停了。原因在于其成本过高，而且当手机里的电池放大数百倍时，其电池一致性的问题仍未解决。在大型储能领域，风头最劲则属纳硫电池，其能量密度接近锂电池，而且不存在一致性问题。于此类似的，液流电池的代表钒电池也逐渐被公认更适合大规模储能应用。在前者上，国家电网公司已经接近产业化。而后者，代表公司如普能通过收购国外领先技术拥有者，成为全球最具竞争力的电池公司之一，并因此获得了风投三轮共计3000 多万美元的投资。 　　事实上，在电池领域没有完美产品。铅 酸电池，性能稳定但寿命太短，且能量密度过小；钠硫电池，必须保证300℃的工作温度；钒电池，能量密度太低。最为考验创业者的是为这些电池找到趋利避害的应用市场。如钒电池虽然能量密度低，体积大，但其液流电池的构造可以使得其反复、长期的快速充放电。所以，其天然适合对占地面积不敏感的大型新能源储能，而不是城市里的削峰填谷，更不是电动车的狭小空间；再比如，被视为落后产品的铅酸电池，因其价格 低廉，反而有可能在农村这些没有充电桩问题的市场，率先应用到初级电动车上。而随着市场的培育，这些务实的公司则有了往更高级产品升级的门票。所以，投资者在这一领域可能要警惕技术至上的原则，那些对产品应用路径有着敏锐判断，对商业模式有所创新的公司，同样也具有投资价值。 　　至此，我们讨论的仍只是储能解决方案里最为热点的，但仅仅是很小的一部分。 　　遵循储能的原理：电力——其他能量——电力这一路径，电力可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储。其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能；电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能；电化学储能包括铅酸、镍 氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能；相变储能包括冰蓄冷储能等。 　　随着储能市场的快速启动，一些传统储能技术正在卷土重来。7 月初，英利新能源董事长苗连生在海南宣布，英利正在开发新一代飞轮储能。飞轮储能是将电力转换为高速转动的飞轮动能，并在需要时利用飞轮驱动发电机发电。其在1990 年代曾在日本和美国用于电力储能试验，但至今仍未有大规模储能应用。飞轮重新得到重视，得益于利用高温超导在磁悬浮方面的突破。这使磁悬浮轴承成为可能，使其可以消除轴承磨擦损耗；其二，碳纤维等高强度材料的出现，它可以使飞轮有更高的转速，从而让飞轮储存更多的能量。 　　而相变储能的应用前景——建筑节能更具想象力。中国建筑耗能占总耗能比例超过30%，冰蓄冷储等相变储能虽然无法储存电力，但能够调节热量。其与被动式节能技术相结合，可以大规模、廉价的解决建筑节能问题。对于中国而言，这是比电动车更为划算的节能减排路径。在那些对低碳经济有着克制、理性规划的地方如上海 ，建筑节能正在获得政府的政策支持。在容易推广的公共、商业建筑领域，相变储能显然有大把的机会。

2168 次阅读|0 个评论

为何充电电池是1.2V,不能做成1.5V么？

热度 3 liwei999 2012-10-3 18:09

为何充电电池是1.2V,不能做成1.5V么？ 作者: mirror (*) 日期: 10/03/2012 02:19:15 鱼老师都“恭候”了，不写点儿什么就有些“不恭”了。 因为公称电压是电池的阴极材料（对外路提供电子、吸收正离子）与阳极材料（吸收电子或放出正离子）之间的电位差决定的，所以电压的事情从电池方面不能改。电池一般是化学能变成电能的过程，因此在放电过程中，电压也会发生变化。变化的原因是电池内部的电阻变大，导致电池外电路的开路电压变小。 看看周期表上，能作电子源的阴极材料并不多。3价的Al按说不错。但是氧化后的氧化铝很不好办，所以只有割爱。2价的Zn算是不错的材料了。讲究的可以用到金属Li，重量轻，电子密度大，电压也高。氧化锰MnO的阳极材料很有趣。用别的，很可能就要出氢气。而用MnO，氢气就变成水了。 充电电池关键是要有个好的可逆的化学反应。这个化学反应要基于阴阳极两类材料和夹在中间的电解质。铅-氧化铅电池是个传统的电池了，汽车打火都用铅蓄电池。Ni（H）材料又是一代蓄电池。到了Li离子电池，在电池里移动的就不再是电子，而是正离子Li + 了。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

个人分类: 镜子大全|11363 次阅读|4 个评论

电动车电池一分钟充电遭疑突破材料，才能突破电池技术瓶颈

热度 4 kejidaobao 2012-9-21 15:43

李娜 近日，韩国科学技术研究所宣称开发出新技术，可利用石墨渗透到锂电池使电动汽车实现极速充电，清华大学汽车工程系研究人员则质疑该项技术的可行性，同时指出电池材料仍然是电动车用电池发展的重要技术瓶颈之一。 韩技术应用于锂电池尚有距离 韩国科学技术研究所称其开发的新技术是让石墨渗透到锂电池存储电流的部分，使其炭化成超级导体，加大锂电池内部储能粒子与充电电流的接触面积，从而实现快速充电。韩国媒体报道称，这项技术已经通过测试证明，构建炭化网络后，电池充电时间可比普通锂电池大幅缩短，最快将由原来的几个小时减少至几分钟。 对此，清华大学汽车工程系教授、中国汽车工程学会常务理事陈全世表示质疑。他对媒体指出，早在5年前，美国麻省理工学院就已涉及此理论的研究，因对石墨密度和纯度有很高的要求，故该理论付诸实践很难。即使可以，也是从纽扣电池做起，何时能做出车用电池还是未知数。 韩国技术思路的确非首创。2011年美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员，也曾利用相同技术思路开发出一种新型储能设备，可将充电时间从过去数小时之久缩短到1分钟，只不过材料是石墨烯。 “无论石墨还是石墨烯，道理都是一样的。韩国报道的技术，更接近于超级电容技术”，清华大学汽车工程系高级工程师卢兰光也认为这种技术成熟应用于锂电池还有很长的距离。他告诉《科技导报》，超级电容作为储能设备之一，其特点是功率大，但存储能量密度较小，只有5W·h/kg左右，它主要靠表面来存储能量。“韩国的技术应与超级电容类似”，卢兰光认为，把石墨烯放在负极或作为导电剂用于正极改性，的确可以提高电子的导电率，但电池中不仅有电子导电，还有离子传导，电池的充电速度与两者的导电率都有关系，而与离子导电率有关的是正极材料，所以仅在负极使用石墨，未必能提高电池整体的充电速度和能量存储密度。另外，电池的能量存储密度还跟电解液有重要关系，“电池充电是一个整体过程，哪一环出问题都会影响性能”。 卢兰光认为，可以把这种技术用在混合动力汽车中，在汽车启动或者加速的极短时间内发挥作用，但还不能作为常规供电电池使用。 有机溶媒制约锂电池发展 电动汽车因其清洁节能的特点，已经成为未来汽车工业的发展方向，但电动汽车发展面临的技术瓶颈就是储能技术，尤其是电池技术。 目前储能技术方面主要采用的是锂电池和超级电容技术，锂电池和超级电容各有长短。锂离子电池能量储存密度高，为120—150W·h/kg，超级电容的能量储存密度低，为5W·h/kg左右。但锂电池的功率密度低，为1kW/kg，而超级电容的功率密度为10kW/kg左右。目前纯电动车用储能的大量研究工作集中于提高电池的能量密度，混合动力车（一般指传统内燃机+蓄电池为混合动力的汽车）用储能研究工作，则在提高功率密度或增加超级电容的能量储存密度这两个领域，不过挑战十分巨大。 对于纯电动车而言，电池技术之所以制约其发展主要表现在两方面：一是电池的能量储存密度，指的是在一定的空间或质量物质中储存能量的多少，换句话说就是电动车充一次电能行驶多远。二是电池的充电性能，人们希望电动车充电能像加油一样便捷迅速，但耗时较长始终是电池技术难以逾越的障碍。 而据“日经技术在线”报道，在目前的锂离子充电电池中，种种问题的根源均来自电解质使用的有机溶媒。一方面有机溶媒容易着火或泄漏，另一方面有机溶媒能“稀释”电解质，多余的溶媒会给离子传导工作造成障碍，从而拖累性能指标，使能量密度难以提升。 突破材料才是王道 据悉，日本经济产业省对电动汽车车用电池提出的最新性能目标是：与现有锂离子充电电池相比，重量能量密度提高约7倍，成本降至1/40。 据“日经技术在线”报道，要想能量密度提高至7倍，至少不会是现在的锂离子充电电池。只要使用的是LiC6（嵌锂石墨）负极、LiCoO2（钴酸锂）或LiMn2O4（锰酸锂）正极，以及电解质（有机溶媒）这样的“三角组合”，无论怎么改进，都摆脱不了材料本身的束缚。因为这三类材料均存在理论极限，所以性能无望获得飞跃性提高。为了突破这一障碍，就得打破三角组合中的一角。具体的做法包括使用离子液体的锂离子充电电池、全固体型锂离子充电电池，以及锂-空气电池等，但各自还存在本身的技术障碍。 “材料的确是电动车用电池的关键瓶颈”，卢兰光指出，“电池的能量存储密度，即充上电能让汽车跑多远是全世界普遍关心的问题。现在电池一般是100—150W·h/kg左右，2020年要变成200W·h/kg，以后要变成300W·h/kg、500W·h/kg或者更高，而锂离子电池本身最高只能达到每公斤250W·h/kg，这对材料提出了越来越高的要求。目前国外普遍在尝试不同的电池材料，研究主要集中在锂硫电池和锂空（空气）电池。现在这两种电池也已有样品，但还都停留在实验室阶段，因为它们寿命比较短（硫容易溶解于电解液中）。” 不过，目前并非所有锂电池都被困在实验室，现已有部分投入产业应用。据卢兰光介绍，这种电池的存储能量密度相较于普通电池要低1/3左右，但可以应用于小型或者行驶里程较短的电动汽车。“比如微宏动力生产的钛酸锂电池，就被用在重庆恒通快充电动客车上，销往美国，用于机场转客巴士。这种汽车电池内存有五六十度电，来回可以行驶20多公里，只要七八分钟就可以充满了。而让汽车跑得更远的电池，还需要新的技术突破来实现。”■

个人分类: 栏目：科技事件|4980 次阅读|4 个评论

[转载]Na-Ni 电池（转载）

jinjutao 2012-9-19 16:55

GE重金砸向钠盐电池 GE科学家多年研发的Durathon钠盐电池走出实验室，走向市场。 ■本报记者 陈欢欢 最近，通用电气（GE）公司宣布再投入7000万美元扩建位于美国纽约的电池工厂。经过多年研发，GE研发的Durathon钠盐电池技术已经实现商业化。 GE董事长兼首席执行官伊梅尔特认为，这项新业务有望在几年后为GE带来10亿美元的年收入。 而为了这种新型电池，GE已经投入重金：一个四五十人的研发团队坚持10年投入其中，其代价相当于一个年收入在1400亿美元以上的AAA级公司的资金和技术支持。 近日，GE中国研发中心电化学技术实验室经理黄群健博士向《中国科学报》记者介绍，中国科学家在其中提供了很多原创性技术。 钠盐电池优势多 Durathon钠盐电池的原料是极易获得的氯化钠和镍，首次充电以后在负极室形成钠金属,在正极室形成氯化镍,由此不断充放电循环使用，因此也可称为钠氯化镍二次电池或钠镍电池。据悉，GE的第一代钠盐电池主要用于数据中心和通讯基站的备用电源。 这种新型电池具有一定优势。例如，同铅酸电池相比，钠镍电池的能量密度是其两倍以上，寿命为10倍左右。如考虑使用寿命，则钠镍电池的成本有望和铅酸电池竞争，全生命周期的经济性则更强。而同锂电池相比，钠盐电池不存在发生起火爆炸的危险。 和日本NGK公司已经商业化生产的钠硫电池一样，钠镍电池也是一种高温电池，运行温度在300摄氏度左右。钠硫电池制造生产时需要在负极室直接填充钠金属，高温下易燃。但据黄群健介绍，钠镍电池在制造时不存在钠金属，相对更为安全。而且，氯化镍本身可作为非常好的灭火材料，一旦电池内部短路能将金属钠转化为氯化钠。 目前，作为一种高能量密度电池，用于储能和备用电源的Durathon电池已经实现了商业化。据GE 运输集团总裁兼首席执行官罗澜索（Lorenzo Simonelli）介绍，下一步将拓展在轨道交通、矿用车辆和船舶领域的混合动力方面的应用。 实际上，GE看中钠镍电池的初衷就是用于机车供能。 据黄群健介绍，北美市场上柴油机车较为普遍，但目前还没有一项电池技术能满足其电气化的需求。因此，2001年前后，GE评估了各种电池，最后选中了钠盐电池，至今已开展了10年的研发工作。 中国科学家功不可没 钠镍电池的概念最早在上世纪70年代由南非科学家提出，后来也曾有过小规模商业示范，但始终未走向成熟和大规模使用。 在已有多年研发积累的基础上，GE投入重金：10年中，GE全球研发中心一直保持了几十人的稳定团队，美国、印度、中国研发中心的科学家都参与其中。 而作为重点方向，钠盐电池还获得了伊梅尔特的CEO专项基金持续支持。伊梅尔特评价称：“我们不仅仅发明了一种新电池，更是创造了一项新业务。”因此，GE在研发电池的同时，也设计了高效的电池制造流程和市场开发战略。 这其中，重要的一步是在2007年并购了英国研发公司——Beta RD。由于该公司积累了大量的电池中试生产经验，此次并购也减轻了GE科学家将产品从实验室推向生产线的压力，加速了产业化进程。 2010年，钠盐电池项目获得GE年度大奖——Whitney技术成就奖。该奖项以知名化学家Willis R. Whitney命名，他也是GE全球研发中心首任负责人。获得Whitney奖代表着这项技术是GE全球研发中心众多项目中最有前景的方向之一。获此奖项的也包括GE中国研发中心的Durathon研究小组。 从2007年开始，GE中国研发中心的科学家参与到Durathon钠盐电池技术的开发中。利用自身电化学方面的优势，他们通过优化电池结构设计、改进核心部件以及优化电化学反应机制，提供了很多原创性新技术，有效提高了电池的功率密度和安全性能。同时，他们还配合全球研发中心，共同攻克了很多技术难关，如电池失效机理的分析和预防、电池管理系统的优化设计，以及批量生产的流程优化等等。 “中国研发中心的执行力很强，体现出了‘中国速度’。”黄群健告诉记者，开发新产品的价值不仅仅是打开一项新业务，也培养了一个新的研发团队，其价值远高于产品在短期内带来的利润。 目前，GE中国研发中心已经建立起了从单电池到多电池的测试能力，且单体电池测试能力达到130千瓦。将来在同中国客户对接时，该中心还能够根据客户要求进行本地测试。 如何成就10亿美元 对于伊梅尔特10亿美元年产值的期望，美国Lux Research公司电池市场推广专家Brian Warshay认为：“在我看来当然是可信的。” 目前，尼日利亚已经向GE采购了6000块Durathon电池，明年将用于手机信号发射塔。另外，美国的风电场和配电网也向GE发来订单。但伊梅尔特表示，GE会将运用范围从电信扩展到新领域，如新一代高能效汽车、火车机车和矿用车辆等。 目前，车用电池以锂电池为主，但存在能量密度低、成本高、安全性差等问题，而且锂电池在室外低温条件下很难充电。 “尤其在机车的条件下，铅酸、镍氢、锂电池等都存在各自的缺陷。”黄群健表示，钠盐电池如能够提高功率，则可弥补上述缺点，成为移动终端的理想电源。 不过，目前第一代Durathon电池相对薄弱的环节正是功率密度。“现在的开发重点就是高功率钠盐电池，从技术储备和成熟度来看，我们正在一步步向生产靠近。”黄群健说。 黄群健还指出，GE的商业体系不仅限于电池开发，还包括整个系统和解决方案以及从电池衍化出来的其他技术，如电池管理系统、电力电子技术、电池封装技术等。 实际上，包括中国企业在内，很多公司也在进行钠盐电池的开发。对此，黄群健表示：“做到10亿美元的业务需要耐心和基础，GE此前在这方面有很强的技术积累，绝不仅仅是10年的时间。” 伊梅尔特也表示：“这种新电池成分很简单，但从设计和科学的角度来看，非常先进。”据悉，钠镍电池技术包含了30项专利。

3512 次阅读|0 个评论

[转载]锂空气电池新突破：让续航里程不再头疼

ylyao 2012-9-12 17:30

　　 　　近年来电动汽车已不仅仅是一个概念，而是在逐步走进人们的生活。不过相比传统燃油汽车火热受捧的局面，电动车却是门可罗雀，与前者形成强烈反差，症结就在于电池的寿命、续航里程依旧让人头疼。 　　不过科技在进步，创新时刻在发生。最近有研究人员宣布，锂空气电池的稳定性获得突破。如果新技术能投入商用，那么未来电动汽车将有望拥有与传统燃油汽车相同甚至更强的续航能力，电动车不受待见的命运或将由此逆转。 　　锂空气电池寻求突破 　　多年来，研究人员一直希望能用锂空气电池代替传统的锂离子电池，因为前者拥有更强的蓄电能力，比性能最好的锂离子电池都要高出 10 倍以上，可提供与汽油同等的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气充电，因此这种电池可以更小、更轻。 　　锂空气电池虽然具有广阔的应用前景，但由于内部结构的不稳定性，难以找到可用的电解液和电极材料，在几次充放电之后就会解体，这让锂空气电池迟迟无法进入消费市场。 　　锂空气电池在放电时，阳极的锂释放电子后成为锂阳离子，锂阳离子穿过电解质材料，在阴极与氧气以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂或者过氧化锂，并留在阴极，充电过程则相反。整个充放电循环要求有稳定的电极与电解质环境。但是在之前的研究中，人们始终无法维持这两者的稳定性，被当做阴极的碳棒会与电解质产生各种意料之外的副反应，从而导致碳棒逐渐解体，几次充放电循环过后，一块锂空气电池就彻底无法使用了。这使得科学家们不得不在研究中另辟蹊径。 　　以黄金作电极 　　近日，来自苏格兰圣安德鲁斯大学的研究人员为锂空气电池的突破带来喜讯，其解决方法就是金子。他们的研究成果已发表在《科学》(Science)上。 　　由彼得·布鲁斯领导的研究人员制造出了一种使用DMSO(二甲亚砜)作为电解液，并用多孔的黄金作为电极的锂空气电池实验模型，这种实验电池在充放电100次以后，其电池容量仍能保持最初的95%。 　　研究团队将传统的碳阴极换成了惰性的纳米级金阴极，其稳定性要远高于碳棒;他们还将之前由聚碳酸酯(polycarbonates)或聚醚(polyethers)制作的电解液，换成了一种名叫二甲基亚砜(DMSO)的导电溶液，这种溶液不那么容易在阴极发生反应。事实证明他们成功了，新的 “纳米金 - 二甲基亚砜” 组合的稳定性要远远超出原有组合。 　　“锂离子电池的储能密度很高，从这点来看它是我们的最佳选择。它已经逐渐渗透到我们的生活，包括在电动汽车上的应用。”布鲁斯说，“我们也发现，现在汽车电池的储电量至少再扩充一倍才能真正满足行驶的要求。这一点传统锂离子电池无法企及，所以我们才将目光投向了锂空气电池。” 　　观测到局部可逆性 　　无独有偶。美国橡树岭国家实验室的研究团队也解决了锂空气电池中的一项难题：可逆性，这对于该类电池实现重复充电和成本降低很重要。相关研究报告已发表在近期出版的《纳米技术》杂志上。 　　在此项研究中，科学家利用尖端为20纳米的原子力显微镜(AFM)，基于锂离子导电玻璃陶瓷电解质，利用直流电测量了显微镜在循环过程中尖端高度的变化，以分析锂微粒的增长，从而探究电池的可逆性。他们观测到了锂微粒的局部可逆性——当最小的微粒形成时，可逆程度达到了最高水平。研究人员发现，尖端高度的增加和下降都与电流的变化相关。这意味着他们可能制造出具有活跃阳极的纳米电池，锂空气电池的可逆性有望在未来得到进一步的提高。 　　发现新型催化剂 　　另外，麻省理工学院的研究人员近日也开发出一种新型催化剂，可使锂空气电池的充放电效率得到显著提高。该催化剂由金-铂金合金纳米粒子组成。测试发现，电池的放电效率达到了77%，高出之前70%的纪录。这项成果发表在《美国化学会志》杂志上。 　　这一新催化剂加快了金属锂与氧气的反应速度，从而减少了电池在充放电过程中的能量损失。催化剂中的金原子促进锂和氧的结合，而铂金原子则加快了充电反应的进行。除了提高效率，加快反应速度，该催化剂还能最大限度地减少氧化锂的堆积，提高锂空气电池的寿命。麻省理工学院的研究人员将继续深入研究金-铂金催化剂，了解它们是如何工作的，并努力减少金和铂金的使用量以降低催化剂的成本。同时还将研究其他材料的组合，以找出新的催化剂。 　　汽车主动力从汽油向电力转变是21世纪上半叶最重要的技术变革之一，而锂空气电池是现今汽车电池研究开发的焦点之一，包括美国国家实验室和IBM在内的不少研究机构和企业都在致力于锂空气电池创新性研究。 IBM称，如果一切顺利，锂空气电池有望在2020年和2030年间进行批量生产。 　　“上述结果非常鼓舞人心，它意味着锂空气电池的前景并不是毫无希望的。”加拿大滑铁卢大学的化学家琳达·纳扎尔说。不过，纳扎尔和其他科学家也表示，新型锂空气电池还没有办法迅速投入商业化使用，因为锂空气电池仍需要更多的技术改进，如在阴极上使用更好的催化剂以及性能出众的多功能电解质等，如能克服这些障碍，锂空气电池将前途无量。

2099 次阅读|0 个评论

[转载]日韩专家锂电池会议：聚合物电池与电池工业发展趋势

ylyao 2012-9-10 17:01

　　1.聚合物电池:聚合物电池由高分子材料和金属材料合成,具备小型化、轻量化、高容量的特点,厚度超薄,主要优势在平板电脑,及未来的消费电子。 　　国外使用的电解液是聚合物电解液,国内都是软包的液体电解液的电池,国外称之为软包聚合物电池。 　　优点:漏液的可能性比较小,外包装可以用laminate软包材质,有利于实现电池的薄膜化,电池的形状设计方面自由度大,能量密度也大大提高。 　　缺点:由于使用凝胶状电解液,锂离子传导性能比较差,需要较长时间的充电,倍率性上比液体电解液也要差一些。但目前技术,经过聚合过程的改善,高端电解液和添加剂使得循环寿命和放电的倍率性提高的很快,跟液体电池没有太多差异。 　　2.聚合物电池之后的技术发展方向:全固体电池、电解质材料与添加剂。目前聚合物电池性能上还没达到固体电池的水平,固体电池能量密度目标是:400Wh/kg,3000次循环寿命(10年),倍率性能、容量与安全性大幅度提高。 　　新电池材料探索在于难挥发性,阻燃性的下一代电解质材料及添加剂离子电解液提高电化学性、热稳定性,添加剂使得电池散热性能及导电性能不受固体影响。 　　3.日韩电池:日本式制造业与日本品质。1)日本式的制造业表现在以下三点:(一)最先进的产品水平;(二)高效率工业化生产线;(三)优秀的第一线员工和研发人员。日本的品质是研发和设计来实现和决定的,人就像机器人（300024）一样,可以管制的非常精确的程度,日本式的制造业,有完整的生产规格书才会开始规模量产。2)韩国:在技术与新产品上,韩国落后日本半年到1年的差距。日本谨慎,韩国大胆。韩国占比全球50%的市场,就是通过把中国的电池材料毫不犹豫的拿走。日本虽然动手很早,但是因为专利的问题和品质保障问题导致日本落后。 　　4.中国企业具备聚合物电池生产相对优势。圆柱形电池普遍都是多个电池组合使用,一致性、生产效率非常重要,国内技术与自动化水平落后。标准18650圆柱电池,国外都是自动化生产,1分钟可以做出150个电池。　国外使用的电解液是聚合物电解液,国内都是软包的液体电解液的电池,国外称之为软包聚合物电池。 　　优点:漏液的可能性比较小,外包装可以用laminate软包材质,有利于实现电池的薄膜化,电池的形状设计方面自由度大,能量密度也大大提高。 　　缺点:由于使用凝胶状电解液,锂离子传导性能比较差,需要较长时间的充电,倍率性上比液体电解液也要差一些。但目前技术,经过聚合过程的改善,高端电解液和添加剂使得循环寿命和放电的倍率性提高的很快,跟液体电池没有太多差异。 　　2.聚合物电池之后的技术发展方向:全固体电池、电解质材料与添加剂。目前聚合物电池性能上还没达到固体电池的水平,固体电池能量密度目标是:400Wh/kg,3000次循环寿命(10年),倍率性能、容量与安全性大幅度提高。 　　新电池材料探索在于难挥发性,阻燃性的下一代电解质材料及添加剂离子电解液提高电化学性、热稳定性,添加剂使得电池散热性能及导电性能不受固体影响。 　　3.日韩电池:日本式制造业与日本品质。1)日本式的制造业表现在以下三点:(一)最先进的产品水平;(二)高效率工业化生产线;(三)优秀的第一线员工和研发人员。日本的品质是研发和设计来实现和决定的,人就像机器人（300024）一样,可以管制的非常精确的程度,日本式的制造业,有完整的生产规格书才会开始规模量产。2)韩国:在技术与新产品上,韩国落后日本半年到1年的差距。日本谨慎,韩国大胆。韩国占比全球50%的市场,就是通过把中国的电池材料毫不犹豫的拿走。日本虽然动手很早,但是因为专利的问题和品质保障问题导致日本落后。 　　4.中国企业具备聚合物电池生产相对优势。圆柱形电池普遍都是多个电池组合使用,一致性、生产效率非常重要,国内技术与自动化水平落后。标准18650圆柱电池,国外都是自动化生产,1分钟可以做出150个电池。

2673 次阅读|0 个评论

2011年香港先进电化学能源会议（AEES）介绍香港中聚电池短访

szcong2002 2012-9-10 15:33

http://my.tv.sohu.com/u/vw/27936772

个人分类: 锂离子电池|1493 次阅读|0 个评论

[转载]锂电池产业链逐步完整 新能源汽车发展努力冲出瓶颈

ylyao 2012-9-7 18:27

　　近年来，国内锂电池产业经过不断的发展与积累已经形成一条较为完整的产业链，包括上游的锂矿资源、中游的锂电池材料以及下游的电池生产。 　　目前，新能源汽车发展的瓶颈在于售价过高及充电站等相关配套设施有待完善，面对新能源汽车售价过高，财政部、科技部、工业和信息化部和国家发展改革委发布的《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》明确规定插电式混合动力车最高补助5万元/辆;纯电动车最高补助6万元/辆。政策补贴和资金扶持固然重要，但是新能源汽车要想规模化发展，成本的下降仍是重要因素。在新能源汽车的成本中，动力电池是核心环节，降低动力电池成本取决于锂电池材料成本的下降以及电池生产的规模效应，因此加强技术创新，提高产品性价比是未来动力电池发展的方向。此前，ChinaVenture投中集团就动力电池行业的投资价值对行业投资人的调研中，投资人也表示动力电池的成本控制和技术路线是未来发展的关键所在。 　　ChinaVenture投中集团分析认为，在全球性资源紧缺与环境恶化的背景下，新能源汽车由于其能源清洁、无污染排放等优势从概念走向产业蓬勃发展起来，作为新能源汽车核心环节的动力电池也迎来了较好的发展机遇。目前来说，技术最为成熟的镍氢电池已经在混合动力车中得到广泛应用，但为了实现更长远和根本意义上的节能减排效力，混合动力车向纯电动车发展已成为必然趋势。为了满足纯电动车的要求，镍氢电池将被性能更好的锂离子电池所替代。因此，中国企业应不断加强技术创新，努力提高国产锂电池产品的品质及安全性能，使锂电池在新能源汽车领域广泛应用，提升相应的市场份额。同时，在整个锂电池产业链中，技术领先、产品偏向高端、规模优势明显的锂电池材料企业也有较好的投资空间。

1503 次阅读|0 个评论

[转载]韩开发出电缆形柔性锂离子电池

chinaworm 2012-9-7 12:39

本报讯 据物理学家组织网9月3日报道，韩国LG化学公司的研究人员日前称，他们开发出一种外形如同电线的柔性锂离子电池。这种电池具有极好的柔韧性，能够经得起较大幅度的弯曲和变形，甚至在打结后仍然能够正常工作。这一成果有望突破现有移动电子产品的设计瓶颈，为可弯曲折叠的手机和电脑的出现铺平道路。相关论文发表在最新一期《先进材料》杂志上。 　　传统的锂离子电池体积大，在整体体积和重量中占有很大的比例，一直以来都是制约移动电子设备设计和发展的一大障碍。早在几年前，就有专家预言，可弯曲或穿戴的柔性电子产品将成为下一代电子产品的主流。而在此之前，必须首先研发出可弯曲的柔性电池。 　　此前虽然也有不少柔性电池问世，但这些电池多是平板状，且容量较为有限。相比之下，由LG化学公司开发的这种线缆形柔性锂离子电池则更为灵活，能够更好地融入产品的设计当中。 　　研究人员称，这种原型电池具有极好的柔韧性，并且还能承受一定程度的拉伸。他们在实验中用一段长度为25厘米的线缆形锂离子电池，分别驱动了一个小型MP3和一块红色的LED显示屏。 　　研究人员称，这种电池的普及将有可能让现有移动设备的外观发生极大的改变。在便携式电子设备领域，最主要的限制因素就是电池的形状。这一难关被攻破后，将为产品的设计和创新开辟出新的道路。目前，他们正在对一种新型阳极材料进行测试，以使电池获得更大的容量和更快的充电速度。下一步，他们的目标是尽快实现这种电池的批量生产。 　　据了解，LG化学公司长期以来致力于电池的研发，从1999年起开始大规模生产锂离子电池。截至2008年，LG化学已成为韩国第二、全球第四大锂离子电池制造商。（王小龙） http://roll.sohu.com/20120904/n352237017.shtml

2957 次阅读|0 个评论

[转载]锂电池迎来新技术

ylyao 2012-9-6 17:22

韩国国立山林科学院林产专家李先英(音)博士宣称，利用从树木中提取的纤维素制作出锂离子电池隔离膜，从而成功地研发出了在树木的主要化学成分纤维素中提取锂离子电池核心材料隔离膜的技术。截至2012年，锂离子电池的核心材料隔离膜在世界市场上的规模可达到1万2000亿韩元，因此期待该研究成果商用化后能获取相当一部分市场份额。

1980 次阅读|0 个评论

[转载]韩开发出电缆形柔性锂离子电池

ylyao 2012-9-5 20:30

中国科技网讯 据物理学家组织网9月3日报道，韩国LG化学公司的研究人员日前称，他们开发出一种外形如同电线的柔性锂离子电池。这种电池具有极好的柔韧性，能够经得起较大幅度的弯曲和变形，甚至在打结后仍然能够正常工作。这一成果有望突破现有移动电子产品的设计瓶颈，为可弯曲折叠的手机和电脑的出现铺平道路。相关论文发表在最新一期《先进材料》杂志上。 传统的锂离子电池体积大，在整体体积和重量中占有很大的比例，一直以来都是制约移动电子设备设计和发展的一大障碍。早在几年前，就有专家预言，可弯曲或穿戴的柔性电子产品将成为下一代电子产品的主流。而在此之前，必须首先研发出可弯曲的柔性电池。 此前虽然也有不少柔性电池问世，但这些电池多是平板状，且容量较为有限。相比之下，由LG化学公司开发的这种线缆形柔性锂离子电池则更为灵活，能够更好地融入产品的设计当中。 研究人员称，这种原型电池具有极好的柔韧性，并且还能承受一定程度的拉伸。他们在实验中用一段长度为25厘米的线缆形锂离子电池，分别驱动了一个小型MP3和一块红色的LED显示屏。 研究人员称，这种电池的普及将有可能让现有移动设备的外观发生极大的改变。在便携式电子设备领域，最主要的限制因素就是电池的形状。这一难关被攻破后，将为产品的设计和创新开辟出新的道路。目前，他们正在对一种新型阳极材料进行测试，以使电池获得更大的容量和更快的充电速度。下一步，他们的目标是尽快实现这种电池的批量生产。 据了解，LG化学公司长期以来致力于电池的研发，从1999年起开始大规模生产锂离子电池。截至2008年，LG化学已成为韩国第二、全球第四大锂离子电池制造商。

1346 次阅读|0 个评论

[转载]美研究称石墨烯纸可大大缩短锂电池充放电时间

ylyao 2012-9-5 20:11

　　据物理学家组织网近日报道，美国伦斯勒理工学院的研究人员将世界上最薄的材料石墨烯制成一张纸，然后用激光或照相机闪光灯的闪光震击，将其弄成千疮百孔状，致使该片材内部结构间隔扩大，以允许更多的电解质“润湿”及锂离子电池中的锂离子获得高速率通道的性能。这种石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10倍，未来可驱动电动车。 　　可充电的锂离子电池作为行业规格产品，用于手机、笔记本电脑和平板电脑、电动车等一系列设备中。锂离子电池具有高能量密度，可以存储大量的能量，但遭遇低功率密度时则无法迅速接收或释放能量。为了解决这个问题，该学院纳米材料专家尼基带领研究小组创建了一种新型电池，不仅可以容纳大量能量，还能很快地接收和释放能量。 　　研究人员说，锂离子电池技术的主要障碍在于，有限的功率密度和无法快速接收或释放大量的能量，而这种在结构设计上有“缺陷”的石墨烯纸电池可以帮助克服这些障碍。该成果一旦商业化，将对电动汽车和便携式电子产品中新电池和电气系统的发展带来显著影响。这种电池也可以大大缩短手机和笔记本电脑等便携式电子设备和响应器充电所需要的时间。 　　新型电池的解决方案是，先创建一大张石墨烯氧化物纸，其厚度与一张日常打印纸相当，并可制作成任何尺寸或形状，然后将石墨烯纸暴露在激光下和数码相机闪光灯的闪光下。激光或闪光的热量穿透纸面造成微小爆炸，石墨烯氧化物中的氧原子被驱逐出结构，石墨烯纸变得满目疮痍：无数裂缝、孔隙、空洞等瑕疵，逸出的氧气形成的压力也促使石墨烯纸扩大了5倍的厚度，由此，在单个石墨烯片中创建了很大的空隙。 　　研究人员发现，这种被损坏的单层石墨烯纸可成为锂离子电池的阳极，锂离子使用这些裂缝和孔隙作为捷径，在石墨烯中快速移进移出，极大提高了电池的整体功率密度。他们通过实验证明，该阳极材料比传统锂离子电池中的阳极充电或放电速度快10倍，而不会导致其能量密度的显著损失，甚至在超过1000个充电/放电周期后仍能持续成功运行。另外重要的是，石墨烯薄片的高导电性使得电子能够在阳极进行高效传输。 　　研究人员说，这些石墨烯纸阳极很容易调整，可以制作成任意的大小和形状，而且将其暴露于激光或照相机闪光灯的闪光下是一种简单、廉价的复制过程。他们下一步将用高功率的阴极材料与石墨烯的阳极材料配对，以构建一个完整的电池。 　　这项研究结果发表在近期美国化学学会《ACS纳米》杂志上。

1672 次阅读|0 个评论

[转载]电子行业：上半年我国锂电池产量同比增长34.64%

ylyao 2012-9-5 20:05

　　投资要点 受益智能手机和平板电脑需求旺盛,锂电池产量大幅增长。根据高工锂电统计,2012年1-6月,我国锂离子电池产量达17.84亿只,同比增长34.64%。其中,6月份的产量为3.92亿只,同比增长50.06%,创近年来月度产量新高。我们分析认为,上半年锂电池产量大幅增长的主要动力来源于下游产品需求结构的变化。智能手机和平板电脑需求旺盛,一般来说传统手机只需要1000mAH左右的锂电池容量,智能手机则需要2000mAh左右,一台平板电脑需要2-3个4000mAH的锂电池,因此智能手机、平板电脑大幅增加了锂电池的需求。 　　凭借众多的性能优势,聚合物锂电池正在高速发展。根据高工锂电统计,2010年圆柱电池、方形电池、聚合物电池的市场占有率分别为35%、45%和20%;而2012年上半年的三者的占有率变为40%、30%和30%,在两年的时间里,聚合物锂电池的产量增长近1倍。我们分析认为,方形电池由于主要是给山寨手机供货,受到智能手机的冲击,市场有所萎缩;圆柱电池标准化程度高,应用领域广,发展情况比较平稳。相较而言,凭借众多的性能优势,聚合物锂电池在智能手机、平板电脑、电动自行车等新兴的应用市场快速获得下游厂商和终端消费者的一致认同,有望能够高速发展。 　　投资策略与建议: 国内聚合物锂电池龙头企业ATL目前进入了苹果、亚马逊等国际一流品牌的供应链,2009-2011年的销售收入年复合增长率达到82%,建议关注受益智能手机和平板电脑需求旺盛,同时给ATL提供电源管理系统的上市公司:欣旺达( 300207 ,增持)、德赛电池( 000049 ,增持)。 　　风险提示 手机、笔记本用锂电池市场竞争更加激烈,导致产品价格快速下降。 　　电动车、储能电站用锂电池市场启动低于市场预期。

1434 次阅读|0 个评论

[转载]铅酸电池地位受动摇？锂电池还差火候

ylyao 2012-9-4 18:29

【提要】据电动车时代网了解，随着锂离子电池等技术的不断成熟、成本的不断降低，未来必将对铅酸蓄电池形成强烈的替代效应，从而代替铅酸蓄电池目前的主流二次电池地位。 【正文】前不久发布的《中国铅酸蓄电池企业转型与资本运作战略研究》报告指出，通过对不同二次电池性能的对比分析，虽然目前铅酸蓄电池由于其成熟度较高而被广泛使用，但是铅酸蓄电池的体积比能量、重量比能量相对于镍氢电池、锂离子电池等新型二次电池而言较低。 　　随着国家对铅酸蓄电池行业整治的不断加剧，大量不合格的铅酸蓄电池企业将被迫停产，再加上铅酸蓄电池面临着来自镍氢电池和锂离子电池的替代，整个铅酸蓄电池行业的产量增速将逐步趋缓。 　　由于铅酸蓄电池内含有大量的铅和硫酸等，在生产和回收过程中都容易对环境造成污染，并引发铅中毒事件。记者了解到，2010年以来，浙江等地陆续爆发的“血铅事件”也引起了主管部门的高度关注，并在浙江、广东、河南等全国多个省市大范围采取专项环保整治措施。 　　随着现代社会科学技术的不断进步，铅酸蓄电池技术和产业也在经历着不断的升级和进步。 　　新技术方面，目前的重力浇铸极板技术将被连铸连轧技术、高精度冲压技术、新型板栅成型工艺、平板管式极板技术、钢带无缝双面涂技术等逐渐代替，将使生产技术更高效更节能节材，从而实现全新的设计思想，使电池具有更高的性价比。 　　新材料方面，随着对发泡碳、塑料基板电极、纳米气相二氧化硅胶体材料、超导电炭黑及高环保阻燃材料等研究的逐步深入和在电池中的应用，电池将具有更高的比能量和更高的安全性。 　　新结构方面，双极性电极结构、卷绕式极群结构、高电压水平对称放置结构、端极柱结构的研究突破，将使电池的性能突飞猛进。 　　报告指出，随着新技术、新材料、新结构的进展，铅酸蓄电池技术将向高比能量、高性价比、宽温度适应性、长使用寿命方向发展，推动整个铅酸蓄电池产业不断的升级与进步。

1494 次阅读|0 个评论

电子香烟电池发生爆炸！

热度 1 zhpd55 2012-9-4 17:56

电子香烟的安全性问题一直备受关注，不仅仅是与普通烟草香烟相比较的安全性问题，而且也包括是否会在使用过程中产生爆炸等其他安全性问题。美国就有人因为使用电子香烟的电池发生爆炸，导致嘴受伤。根据官方人士对爆炸原因的审查结果，认为是电池不合格。这种电子香烟很有可能是一种山寨产品，对于电池爆炸的原因解释如下：其一是电池产品不合格，另一个可能的原因是电子香烟的 IC 卡上没有过放电保护程序；一旦用户继续吸电子香烟 , 电池过量放电 , 反过来又会引起电池过热而引发爆炸。一般正规生产厂家生产的电子香烟，特别是持有电子香烟专利技术的生产厂家，会对其产品配备一个高质量的电池 , 投放市场之前，在所有情况下都被仔细地检查和进行过测试，而且在电子香烟的 IC 卡上，有电池过充电保护程序和过放电保护程序，可以防止爆炸事故的发生。更多信息请浏览： Ecigy Company. Why the Copycat’s Products Have the Health and Safety Problem s.

个人分类: 新观察|4026 次阅读|2 个评论

[转载]美研制出目前充电时间最短的锂电池 电池充电进入“秒速时代”

ylyao 2012-9-4 17:12

　　美国马萨诸塞理工学院赫布兰德·塞德等人日前发明的一种体积更小、重量更轻、电力更持久的新型速充锂电池，据说它可以在数十秒内完成充电，是目前充电时间最短的一种锂电池。这种电池无论是从体积方面还是重量，电力的持久性方面来说都可与最近，由韩国蔚山国家科学技术院的专家研发成功的新型锂电池相媲美。 　　塞德解释说，当你给电池充电时，你就是在补充电池放电时释放出来的电子。传统锂电池之所以充一次电需要数小时，是因为它释放电量的速度过慢。这就像一条繁忙的公路上想插缝行驶的汽车一样，通过插头的电子数量总是有限的，因此你无法很快给电池充好电。另一个限制条件是热量——充电电流越高，电池和充电器就越热;为了控制过热现象的产生，只好限制电流通过的速度。科学家们通过对电池的材料配方、表面结构和制作工艺的改进，使锂电子释放和吸入的速度提高了100倍，从而较好地解决了这个问题。 　　速充电池的相继问世，除可广泛用于摄像机、照相机、手机和笔记本电脑等便携式电器的供电外，还可为电动汽车和电动自行车提供更优质的能源。以电动汽车为例，其充电时间有可能达到与普通汽车加油的时间不相上下，从而将大大加快人们的生活节奏。

1209 次阅读|0 个评论

[转载]微小爆炸制作墨烯纸可大大缩短锂电池充放电时间

crossludo 2012-9-4 11:11

墨烯纸可大大缩短锂电池充放电时间 据物理学家组织网近日报道，美国伦斯勒理工学院的研究人员将世界上最薄的材料石墨烯制成一张纸，然后用激光或照相机闪光灯的闪光震击，将其弄成千疮百孔状，致使该片材内部结构间隔扩大，以允许更多的电解质“润湿”及锂离子电池中的锂离子获得高速率通道的性能。这种石墨烯阳极材料比如今锂离子电池中惯用的石墨阳极充电或放电速度快10倍，未来可驱动电动车。 可充电的锂离子电池作为行业规格产品，用于手机、笔记本电脑和平板电脑、电动车等一系列设备中。锂离子电池具有高能量密度，可以存储大量的能量，但遭遇低功率密度时则无法迅速接收或释放能量。为了解决这个问题，该学院纳米材料专家尼基带领研究小组创建了一种新型电池，不仅可以容纳大量能量，还能很快地接收和释放能量。 研究人员说，锂离子电池技术的主要障碍在于，有限的功率密度和无法快速接收或释放大量的能量，而这种在结构设计上有“缺陷”的石墨烯纸电池可以帮助克服这些障碍。该成果一旦商业化，将对电动汽车和便携式电子产品中新电池和电气系统的发展带来显著影响。这种电池也可以大大缩短手机和笔记本电脑等便携式电子设备和响应器充电所需要的时间。 新型电池的解决方案是，先创建一大张石墨烯氧化物纸，其厚度与一张日常打印纸相当，并可制作成任何尺寸或形状，然后将石墨烯纸暴露在激光下和数码相机闪光灯的闪光下。激光或闪光的热量穿透纸面造成微小爆炸，石墨烯氧化物中的氧原子被驱逐出结构，石墨烯纸变得满目疮痍：无数裂缝、孔隙、空洞等瑕疵，逸出的氧气形成的压力也促使石墨烯纸扩大了5倍的厚度，由此，在单个石墨烯片中创建了很大的空隙。 研究人员发现，这种被损坏的单层石墨烯纸可成为锂离子电池的阳极，锂离子使用这些裂缝和孔隙作为捷径，在石墨烯中快速移进移出，极大提高了电池的整体功率密度。他们通过实验证明，该阳极材料比传统锂离子电池中的阳极充电或放电速度快10倍，而不会导致其能量密度的显著损失，甚至在超过1000个充电/放电周期后仍能持续成功运行。另外重要的是，石墨烯薄片的高导电性使得电子能够在阳极进行高效传输。 研究人员说，这些石墨烯纸阳极很容易调整，可以制作成任意的大小和形状，而且将其暴露于激光或照相机闪光灯的闪光下是一种简单、廉价的复制过程。他们下一步将用高功率的阴极材料与石墨烯的阳极材料配对，以构建一个完整的电池。 这项研究结果发表在近期美国化学学会《ACS纳米》杂志上。

个人分类: 趣味科技|1340 次阅读|0 个评论

清华大学在锂离子电池核心知识产权方面取得突破

热度 2 hexm89267 2012-9-3 15:17

今年 8 月，清华大学核研院院 202 室（新型能源与材料化学研究室）研究人员在德国应用化学会志（ Angewandte Chemie Int Ed ，影响因子 =13.455 ）发表研究文章，汇报其在锂离子电池材料方面取得的突破性进展。 202 室（新型能源与材料化学研究室）在国家自然科学基金（ 20901046 ）和“ 973 ”项目（ 2011CB935902 ）的资助下，开展了磷基负极材料的研究。该室通过材料结构设计方面的创新，在国际上率先成功将红磷应用于可逆储锂，并兼顾材料的热稳定性和化学稳定性，开辟了单质磷在化学储能中的应用，所研发出的磷炭复合负极材料具有制备能耗低、成本低、比能量高、安全性好的特点。该材料不仅可用于锂离子电池，还可用于高能钠离子电池。相关研究成果先后获得 2 项中国发明专利授权，并申报了 2 项美国发明专利。这是我国首个拥有自主核心知识产权的锂离子电池材料。 　　文章链接： http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201204591/abstract 或者 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201204591/full

4105 次阅读|2 个评论

[转载]能源行业的新亮点之新兴电池技术的运用

ylyao 2012-9-3 14:23

　　锂离子电池技术再度成为年度“可再生能源节”(renewable energy festival)中最受瞩目的关键。锂电池正逐渐从电子装置的电力来源，转而成为混合动力车所采用的一项储能技术。 　　事实上，在这场“中西部可再生能源协会”(Midwest Renewable Energy Association)的专家们齐聚的活动中，专家们表示，储存技术已然成为推动可再生能源过程中的“圣杯”。虽然大部分的重点都集中在锂离子电池技术最新的工程技术创新上，但能源顾问暨 RightHand Engineering 创办人Randy Richmond指出，现在，藉由这类展会，让消费者了解还有什么要做，以及他们能够做什么，已经开始激荡出草根型的“个人电源”开发运动了。 　　“对一般使用者和工程师来说，创新可能有着截然不同的意义，”Richmond说。因此，最大的创新或许会来自于像中国制造的锂电池一样的可用产品。“这也是一种创新，因为我可以同时获得电池，以及很便宜的价格。” 　　今天，我们可以看到很多像磷酸锂铁化学电池这类产品，“但这些设备必须应用在目前还不普及的家用可再生能源系统中，”Richmond说。 “我认为家用可再生能源系统必然会到来，但包括我和厂商在内，现在才刚刚开始去构思这类产品。” 　　专家预测，针对混合动力车等可再生能源应用的锂电池技术，仍需要几年时间来推动商业化。最主要原因是目前铅酸电池仍居市场主流，以及投资锂电池技术所需的高昂前期投资成本。 　　“可能要到三年后，我们才会看到真正能应用到这些新兴电池技术的设备出现，”Richmond说。“当然，从现在起，未来三年内电池技术仍将不断提升，届时我们可能会看到比现在更加先进的技术。” 　　目前主要的新兴技术包括锂气(lithium air)和碳奈米管技术。后者可以结合使用不同的化学电池。“它可能会将今天的锂离子电池容量提升三倍，”Richmond预测，但新的问题也可能随之产生，像是需要新的充电控制设备等。 　　Richmond 的小型公司展示了将2001年份GMC卡车改装成电动车以后，能够从投资在新兴电池技术上所获得的潜在回报。他拿掉了卡车的铅酸电池，换上了由48个 3.3V磷酸锂铁(lithium iron phosphate)电池组成的电池包，放置在卡车底部。他大约投资了12,000美元，但卡车的可行驶距离和速度都倍增。 　　但对所有电池来说，充电都是一大问题。因此，Richmond在电池管理系统方面额外投资了3,200美元，以避免电池过度使用或处在未充电状态。 　　而像是从内燃机引擎转换到电动车等应用，则为新兴电池技术展现出更可行的商业化前景，然而，可再生能源能否满足未来美国的能源需求?上周美国可再生能源实验室(National Renewable Energy Lab)公布一项调查，该调查预测，目前的可再生能源来源在结合更多弹性的电力网格后，将可望在2050年为美国提供80%的所需电力。 　　该调查指出，达到此一目标的关键技术，就在于改善“网格储存”(grid storage)。

1085 次阅读|0 个评论

[转载]特斯拉纯电动轿车“Model S”，提供电池能量密度不同的3款车型

randomwallklxw 2012-9-3 14:11

　 【日经BP社报道】 美国特斯拉汽车（Tesla Motors）于2012年8月30日向新闻媒体介绍了纯电动（EV）轿车“Model S”（图1）的详情。该车备有锂离子充电电池容量分别为40kWh、60kWh、85kWh的三种车型，各车型的电池组尺寸相同（图2），电池组重量也基本相同。据特斯拉的电池技术负责人Kurt Kelty介绍，电池组的重量为“400～500kg”。这一点好像是通过为各车型配备能量密度不同的电池单元来实现的。 　　Model S是特斯拉从2012年6月开始在加利福尼亚州弗里蒙特工厂生产的车型，美国市场售价为4.99万美元。锂离子充电电池单元采用松下生产的一款用镍类锂氧化物作正极材料，提高了电力容量的“18650”（直径18mm×高65mm的圆筒形单元）产品。18650电池多用于笔记本电脑等，而此次采用的产品是“专门为EV开发的”（Kelty）。特斯拉于2008年推出了双座EV跑车“Roadster”，Model S的电池单元与Roadster采用的产品相比，能量密度提高了“约三成”（Kelty）。 　　特斯拉与松下于2009年签订了锂电池供货协议，松下在2010年向特斯拉注资3000万美元。但特斯拉设想从多家公司采购电池单元，打算为Model S配备松下以外的其他公司产品。目前“正在对50多种电池单元进行测试”（Kelty）。 　　特斯拉此次还展示了Model S的底盘。构成底盘的大多数材料与部件由铝制成。四轮的悬挂采用了可调整高度的空气式悬挂。后部安装了马达、逆变器及减速器（图3）。前部装有电动压缩机、制动泵、向悬挂输送空气的气泵、散热器及电容器（图4）。散热器以水冷方式为马达、逆变器及电池降温。（记者：清水 直茂，《日经汽车技术》） 《评论》：这个车的美国售价才35万元人民币（4.99万美元估算），40kwh的电动车估计能过跑200公里，而85kwh的电动车估计能跑到400公里，基本与汽油车并驾齐驱了。从细节上看，这个车应该属于高档车了，至少是C级车。如果这个车在中国卖35万（估计没有税，在一定利润的情况下完全可以做到），那么市场将是巨大的。所以只要政策支持，电动车已经完全成熟。

4119 次阅读|0 个评论

[转载]科学家研发出通过压力充电的神奇电池

ylyao 2012-9-2 17:30

　　据国外媒体报道，在现代生活中，潮汐、风能等动能转化成电能的方式已经成为人们司空见惯的事情。当我们走路，开车，甚至从环境声效中产生共鸣时，都是一种能量的转化。 　　近日，来自美国乔治亚理工学院的科学家创造出了一种全新的发明，该发明会将能量的使用推进新台阶，由材料科学王忠林(音译)教授带领的研究小组研发出一种通过挤压变形就能够自动充电的高级电池。 　　据报道，虽然目前研究的电池版本比较小，仅能挤压出几百毫伏的电量，但是若该电池存电量稍大些，就可在电子设备中用作备用电池使用了。研究人员介绍说，该压力充电电池同样也有正极和负极，负极和正极分别是锂钴氧化物，二氧化钛。其中，正极是由微小的毫微米型号导管连接在一个钛薄膜上。负极和正极由名为“PVDF”的聚偏二氟乙烯薄膜分离开来。 　　“PVDF”为一种压电材料，当其置于压缩、拉伸、弯曲的条件下就能够产生电流，而该电池的电流就是由从负极到正极的压力驱动器锂离子产生的，锂离子形成锂三氧化钛氧化物，继而存储电量。虽然释放压力时，电场就会消失，但锂离子依然会存储于电池的正极中。之所以将电池的正极和负极用电路连接起来，就是为了当再次循环时，让锂离子流回电池的负极。 　　据了解，只要按压该电池两次以上，在短短的四秒钟内，它每秒就会产生出395毫伏的电量，该频率与人走路时脚掌着地的频率相近。试验中，研究人员发现该电池在两分钟内就会排放出一毫安的电流。但如果想提高该电池的发电效率，就要克服一个较大的障碍，即该电池的金属外壳，因为该外壳不能够将有压力中的机械能都进行转化。 来源：搜狐网

1065 次阅读|0 个评论

[转载]日本研究人员研制固态锂电池 大量生产有望降低电子设备价格

ylyao 2012-9-2 16:59

　　据美国物理学家组织网报道，一个日本研究小组开发出一种能像电解液一样产生电流的固态电介质，并用其制造出了固态锂电池，其导电性可达到现有液态锂离子电池的水平。研究人员表示，由于固体更紧密坚固，这种高导电性的固态锂电池能在更宽的温度范围下供电，抵抗物理损伤和高温的能力更强。相关研究发表在《自然 材料学》上。 　　锂离子电池由于能效密度高、再充性能好、使用损耗小等优点，普遍用于消费电子领域和电动汽车。目前高能效、高密度的化学电池只能靠液态电介质才能实现，而液态介质比较脆弱，需要给电池附加多重安全防护措施，这就使得大型电池系统既复杂又昂贵。而现有的固体电介质实际电导率很低，只能达到液态电解液的十分之一左右，对温度变化较敏感，工作温度限制在了50℃到80℃范围。 　　研究小组开发的称为锂超离子导体的新材料，仍然用锂作离子导体，但给它们涂了一层晶体结构层，天然晶格就成了允许离子通过的小孔，外层结构生成了让离子能够运动的通道。他们对这种固态锂电池进行了测试，发现其在导电性能上达到了现有液态锂离子电池的水平，而且新电池能在-100℃到100℃之间的温度范围内工作。 　　研究人员指出，这种固态电介质电池在制造上易于成型、模压和组装，制造工艺更加简单而廉价，稳定性好不挥发。如果大量生产有望降低消费型电子设备的价格，尤其是在电池就占了近一半成本的电动汽车领域。 来源：电源门户网

1217 次阅读|0 个评论

同一起跑线上的两块电池

热度 7 BaoHaifei 2012-8-30 12:28

同一起跑线上的两块电池 鲍海飞 2012-8-30 我的第一部手机一直陪伴着我大约 6 年了！就是那种很土很土的小平板，上面是小小的屏幕，下面是小小的字母数码按键。同事们一直劝我赶快扔掉换个新的，但是毕竟用惯了，总也舍不得，而且其性能还算可以，发个短信对方也能收到，打个电话也没有什么耽搁，况且我也没有太多业务，也就一直没有换新的手机，直到今天还在使用。 手机从商店买来的时候就配了两块电池。头两年的时候，我经常交替地使用这两块电池，一个在用的时候，另一块就及时充满电，当一块用光了，就换另一块，就这样一直交替地使用。可是有一段时间，我懒得把电池从手机里面拔出来，就直接给手机充电了，而把另一块电池就放到了抽屉里。大约过了半年的光景，我想起了那块闲置的电池。当我再给那块电池充电的时候，那块闲置的电池早已经罢工了，根本就充不进去电了！没办法，我只能继续使用原来那块电池。按说，一般估计电池的使用寿命也就三年，结果，奇迹发生了！我这唯一的一块电池居然今天还在使用，而那块闲置的电池却永久地放在抽屉里了。 两个由同种材料构成的、在同一个流水线上加工出来的电池，处在在同一个起跑线上的两块电池居然有着两种截然不同的命运，是天生固有的吗？还是有一个就理所当然地天长地久，而另一个却过早地寿终正寝成了短命鬼吗？当然不是。只是由于个人的疏忽，一个一直在使用，而另一个却被束之高阁。结果，被使用的电池依旧生机盎然，一直在勤勤恳恳地工作；而被束之高阁的电池虽然没有锈迹斑斑、形状依旧，但却只能无奈地退出了历史舞台！多么大的反差！ 由电池想到了现状，曾经有多少时候，我们谈人才、谈理想、说环境、讲体制、论成长，看了这个案例总有让人说不出的滋味。一块电池，尚且如此，由于闲置，就自生自灭了，又何况人呢？ 有时候，在恶劣的环境下，我们要善于应对，如果被束之高阁，成为摆设也许真的就没有用了！这个时候，你还能怀疑达尔文先生的进化论吗？这个时候，你不怀疑庄子的‘无用乃大用’的理论吗？尽管每一种理论都有其时代、环境和历史的背景。 曾经，有这样一句广告词：‘不要让孩子输在起跑线上！’其含义可能远不止于此，它还有第二层含义、第三层含义、甚至更多。有的孩子赢在了起跑线上，但是由于各种原因，如父母的过于‘揠苗助长’，只能导致‘伤仲永’了。而那些没有赢在起跑线上的孩子，其命运就更难说了。若得到‘用’，即使是所谓的‘寒门’也依然能够创造辉煌；反之，若得不到‘用’，即使是‘豪门’也将一事无成。 写到这里，我想起了莎士比亚说过的一句名言： To be, or not to be 。它究竟隐藏着什么更深刻的含义，莫非和我这电池理论一样，它里面也隐含着其存在的价值和意义？ 或许，你应该欣喜，自己‘被人’或者‘被自己’使用着，你在不断地被‘充电’又‘放电’，完成生命的一次又一次灿烂。当我们得不到‘用’的时候，我们就应该要及时给自己充电，你就自己‘折腾’自己，要不断的自我知识更新、思维更新、观念更新，这样才能够保持生命和存在的常新和长新。

个人分类: 随想|3527 次阅读|12 个评论

[转载]新型铁-空气电池可储存再生能源

crossludo 2012-8-9 12:46

新型铁-空气电池可储存再生能源 据物理学家组织网近日报道，南加利福尼亚大学文理学院的一个研究小组开发出一种铁-空气电池，成本低廉、环保可充电，可用于阴雨天太阳能和风力发电厂存储能源。相关研究结果公布在最新一期美国《电化学学会志》上。 近期美国加利福尼亚州州长杰里·布朗签署一项法案，要求在2020年前确保全州三分之一的电力供应必须来自可再生能源，其中包括地热、太阳能、风能等。那么在阴天或是几乎无风的天气下，人们仍然需要电力，由此太阳能和风力发电厂将需要能力大的电池储存大量能量。而对于公共事业而言，电池通常没有一个可行的解决方案：电视机遥控器内置的普通密封电池一般不能充电；用于手机和笔记本电脑可充电的锂离子电池，在成本上要比铁-空气电池至少贵10倍。 铁-空气电池是以空气中的氧气作为正极活性物质，铁作为负极活性物质的一种高能电池。电解质为水溶液，由于空气不计算在电池的重量之内，故具有较高的比能量。该校文艺和科学学院化学教授斯里兰卡·纳拉扬带领研究团队开发出这种在空气中“呼吸”的电池，使用的是暴露于空气中的铁板被氧气氧化生成的化学能，类似铁生锈的过程。纳拉扬说：“铁这种原料便宜，而空气又是免费的，这是未来电池的发展趋势。目前开发的这种电池具有存储8小时到24小时能源的能力。联邦政府和加州公共事业部门对这个项目感兴趣。” 铁-空气电池已经研发了几十年，特别是20世纪70年代发生能源危机后，人们对其研发的兴趣陡增。但是在研发过程中面临一个极大的问题：在电池内部产生氢气的激烈化学反应（被称为水解）会吸走约50%的电池能量，由此大大降低了它的效率。 该研究团队设法减少能量损耗到4%，使这种铁-空气电池效率比以前的同类电池提高约10倍。研究人员在电池中添加了非常少量的硫化铋，而铋可以遏制产氢过程中能量的浪费。 纳拉扬说：“如果添加铅或汞，可能也可以改善电池的效率，但那将不是安全的做法。极少的硫化铋是不会影响到我们对环保型电池的承诺。”研究团队还将继续研究，尽量用更少的材料让电池储存更多的能量。

个人分类: 趣味科技|1692 次阅读|0 个评论

[转载]废旧电池：回收的困境-来自科学松鼠会

baishuxing 2012-7-25 14:53

废旧电池：回收的困境 Comments 田不野 发表于 2012-07-16 06:32 | Tags 标签： 原创 , 环境容量 , 电池回收 【图片出处： http://earth911.com/ 】 “一块手机电池污染水量相当于3个标准游泳池”这句口号作为废旧电池回收活动的宣传由来已久，近十几年来，几乎成为了环保宣传的月经贴，比如 这里 。但是，这个宣传口号的真实性一直为人所质疑，甚至吐槽为“伪环保知识”，为什么会这么说呢？一篇长文，来分析“废旧电池回收”运动背后的种种科学问题。 【图片来自：networkwaste.co.uk】 电池的分类知识 废旧电池回收历时二十年的宣传与行动，其影响涉及全国80％以上人口，几乎所有中小学校和各类高校都参与到其中。然而依然有不少人含糊地把所有电池都混为一谈，这并不科学。要了解废旧电池回收，分类是首先要学习的事情。 生活中的电池常见有以下几种： 锂电池，在电池表面能找到化学元素锂的符号Li； 碱性电池，又名碱性锌锰电池，在电池表面可能有其英文名：Alkaline battery，某些会写上无汞碱性电池，它是早期锌锰电池的升级版； 镍镉或者镍氢电池，在电池上的标识分别为Ni-Cd或Ni-MH，前者含有大量的重金属镉，后者不含镉，需要注意区分； 铅蓄电池，经常在电动车里面能发现，英文名为lead battery。 对环境影响最大的重金属有五种，分别是 砷，铅，镉，铬和汞 。在电池里面，主要含有其中三种，它们是 铅蓄电池中的铅，镍镉电池中的镉，以及碱性锌锰电池中作为添加剂而存在的汞 。另外几种常见的电池，如锂电池，镍氢电池，里面的有毒重金属含量几乎可以忽略不计。 “一块废旧手机电池的污染强度是普通碱性电池的100倍，可严重污染6万升水，相当于3个标准游泳池”，如果这句话指的是目前最常见的手机电池锂电池或者镍氢电池，这种污染描述显然是无稽之谈。 废旧电池该不该回收之“得饶人处且饶人” 含有重金属的三种电池各有的特点。 铅蓄电池的特点是 能卖钱 ，一块旧铅蓄电池能卖100多块，随便丢弃的现象很少，回收再利用是做得最好的。当然它回收后存在大问题，这个暂且按下后表。 镍镉电池的特点是 没前途 ，因为含有大量的重金属镉，在很多领域已经被锂电池或者镍氢电池所代替，将逐步淘汰出市场。 碱性锌锰电池的特点是危害小数量大。锌锰电池中含汞量的下降是二十多年废旧电池回收运动所得到的最让人欣喜的结果。随着技术的发展，低汞甚至无汞的锌锰电池正成为市场主体，通过汞减量化的手段降低了其环境危害。我国颁布的《废电池污染防治技术政策》规定：2005 年 1 月 1 日起停止生产含汞量大于 0.0001%的碱性锌锰电池。 根据中国化学与物理电源行业协会数据，2008年，我国生产锌锰电池270亿只，镍镉电池9.9亿只，镍氢电池12.9亿只，锂电池24.5亿只。 不回收废旧电池的第一个理由就来自生产和使用量都最大的碱性锌锰电池。 不回收废旧电池的理由之一——“得饶人处且饶人”：电池市场的主体——碱性锌锰电池，其含汞量已经通过技术手段得以控制，不会对环境和人体健康产生显著影响；除镍镉电池和铅蓄电池之外，其他电池对环境影响也很小，无需进行回收，可做为一般固体废弃物处理。 废旧电池该不该回收之“众人拾柴火焰高” “一块电池可污染三个标准游泳池”其实说的是电池中的镍镉电池。我们来验算一下，假设是一块重24克的镍镉电池，其中有47%的是镉，也就是说总含镉11.3克。根据我国地表水环境质量标准，二类水中镉含量不得超过5微克每升。简单计算一下就可以得到，一块镍镉电池中的镉可以使得2260000升的水受到污染，换算成标准游泳池（25米宽，50米长，1.5米深）大概是1.2个。也就是说，在这种情况下这句话基本上是正确的。镍镉电池在上个世界八九十年代的时候，曾经广泛应用到手机等小型设备上，但是现在镍镉电池已经在手机上见不到了，代替镍镉电池的是更加好用的镍氢或者锂电池。所以现在说，一块手机电池可污染三个标准游泳池的水，已经是完全错误的了。 那为什么如此毒性高的镍镉电池可以被允许使用，而且迄今为止未发现一例因日常电池使用而镉中毒的事件呢？ 原因有两个：第一，镍镉电池中的镉被限制在包装之中，很难泄露到环境中；第二，泄露到环境中的镉，被土壤或者水稀释，浓度没有达到会引起中毒的剂量。 2003年，在《环境导报》上刊登了这么一则故事：1939年11月9日，日本神奈川县某脑科医院收留了一名神智不清的男子，并最终医治无效去世。此后，与死者同村的人中又接二连三地出现了15名同样症状的“疯子”。这引起有关部门的注意，经调查发现，死者生前都饮用了某商店周围3口水井的水，并在距其中1口井5米内的地方挖出了380节已腐烂的废电池！原来是该商店把顾客丢下的废电池集中埋在了后院使周围井水污染，导致了这场悲剧。 故事虽然惊心动魄，可惜查遍日文还是英文的资料，都没有正式的记载。显然，这个故事不太可能是史实，更可能是一个谣言，一个被文人墨客打造出来的都市传说。 暂不追究故事是真是假。如果真的将成百上千的电池埋入地下，会发生类似的事吗？ 给出答案之前，让我们先学习一个概念——“ 环境容量 ”。 在环境学中，面对世界上无数种物质，要区分好坏不是件简单的事情，比如说氮磷，是植物的好朋友，我们爱喝的可口可乐里面有大量的磷，爱吃的鸡蛋牛奶里面有大量的氮，但是因为人类的过量施用，在湖泊中引起富营养化现象，导致大量水生动植物死亡，一下子从人见人爱的肥料变成了处处摇手的污染物。其中原因，就是因为氮磷在湖泊中的量，超过了环境容量。 环境容量好比是一个气球，如果气球被充气过多，就会涨破，这个时候就叫超过环境容量，而超过环境容量的东西就叫做污染物 。氮和磷的环境容量是很大的，在很多时候并不被看成是污染物，但是在富营养化的湖泊里面，它们就是污染物。而有些物质，他们的环境容量非常小，他们就是我们常说的有毒物质了，比如重金属。重金属虽然被称作有毒物质，但是它们在浓度低的时候对我们的身体是没有危害的。大部分的人并不知道，重金属在我们的生活环境中是广泛存在的，土壤中天然就含有多种重金属，它们会通过植物或者空气进入到我们的身体的，而这些“有毒物质”没有让我们生病的原因就是数量太少了，没有超过环境容量。 毒性再强的物质，会不会影响到环境质量，都必须看它的量是否超过了环境容量。 一个理想的废旧电池回收系统应该是这样的：电池生产厂商把电池销售到民众手中，民众使用完之后放入回收箱中，回收箱中的电池进一步收集，汇总到电池回收企业，电池回收企业提取废旧电池中的有用材料，提供给电池生产厂商作为生产电池的原材料。这样就完成了一个漂亮的物质循环，没有废弃物产生并释放到环境中，形成潜在的污染。但是我国的废旧电池回收处于一个奇怪的局面，民众热情，企业观望，政府不作为。目前的回收体系基本上到回收箱就截止了，这使得储存在各地的废旧电池越来越多，量越来越大。量大到一定程度，就超过了环境容量，变成了环境污染事件。 因此，所谓的380节电池堆积导致的“1939年日本神奈川废电池事件”并非不可能出现。媒体就曾发现，成都一固废治理站400吨旧电池9年无法处理。这幸亏是在固废治理站，要是放在别的地方，保管不善，风吹日晒，肯定会造成环境污染事件。 2008年颁布的《国家危险废物》名录中规定“家庭日常生活中产生的废药品及其包装物、废杀虫剂和消毒剂及其包装物、废油漆和溶剂及其包装物、废矿物油及其包装物、废胶片及废像纸、废荧光灯管、废温度计、废血压计、废镍镉电池和氧化汞电池以及电子类危险废物等，可以不按照危险废物进行管理。”其依据的就是这些潜在污染物分散在环境中的时候，浓度低，一般不超过环境容量，危险程度很小。这并不是说“废镍镉电池不是危险废物”，而是“家庭日常生活产生的这些废弃物，不作为危险废物”。所以，在这一段话后面有个补充条款：“将前款所列废弃物从生活垃圾中分类收集后，其运输、贮存、利用或者处置，按照危险废物进行管理。”也就是说，一旦这些潜在污染物被集中起来，就必须作为危险废物管理。 打个比方总结：一个镍镉电池是根火柴，一堆镍镉电池是堆火药。 不提倡回收废旧电池的理由之二——“众人拾柴火焰高”：在没有找到下家之前，不要收集任何废旧电池，否则集中的污染物质很可能造成大的环境危害。 废旧电池的未来，还是回收 既然日常使用废旧电池不会造成环境污染问题，那么我们是不是就不要回收废旧电池呢？ 要回答这个问题，我们需要从头捋一捋电池是从哪里来的。 粮食是从田里种出来的，电池当然是从超市买来的，不，从工厂生产出来的。工厂里面的原材料是从冶炼工厂来到，冶炼工厂需要的矿石是从矿厂运来的，而矿石们，是被埋在地底下的。 2011年，国家颁布《重金属污染防治“十二五”规划（2010-2020年）》，其中提到重点控制五种重金属砷，铅，镉，铬和汞和监管五个重点行业：有色金属采选业，有色金属冶炼业，铅蓄电池业，皮革及其制品业，化学原料及化学制品制造业。 这五大行业中，铅蓄电池业显然主要是铅污染。皮革及其制品业是铬污染（参考： 皮革中的铬危害有多大？ ）。剩下的三个行业就不能跟某种重金属一一对应了，用句行话说，产生的是复合污染。这三个行业为整个社会经济提供了各种各样的材料，其中一部分，就用来做电池。 之前的分析，很多人肯定有意见，连镍镉电池都不算污染，那么什么才算污染？污染就在这些行业里，在电池工厂里。在网上搜索“电池厂污染”可以得大量的事故报道。 这样的事故不仅发生在电池厂，还发生在为电池厂提供原料的化学工厂，为化学工厂提供材料的冶炼厂，为冶炼厂提供矿石的矿山。需要说明的是，重金属镉不仅仅来自镍镉电池的生产过程，锌锰电池和铅蓄电池等的生产过程也会产生重金属镉，这是因为金属矿产通常会有多种金属伴生。镉就是铅锌矿的一种副产物，我国著名的镉高污染区域多数在铅锌矿附近，比如广西河池的铅锌矿，浙江衢州古铅锌矿等。 普通人没有遭受重金属毒害，凭借的就是我们的环境有巨大的环境容量，但是环境容量是有限的，在某些地方，大范围的污染已经出现，在南方的某些省份，重金属污染已经成为全省性的问题。 要减少重金属污染，仅仅靠加强环境监督和管理是不够的。要解决这个问题，一般还有两个途径。第一，把重金属相关行业搬到其他地方。我国为电池生产大国，2009年产量 400 多亿只，占全世界 50%以上，其中出口量约 300亿只，出口比例为 70%，显然这个方法不适合中国。第二，回收利用，把从矿山到家庭的重金属单向迁移体系变成从产品到废弃品再到产品的循环体系，这是解决重金属污染的最佳途径。 其实，不仅仅是电池，所有不可再生的物质都有循环利用的必要，只是按照难易程度需要循序渐进。 废旧电池回收之“聚沙成塔” 循环利用是有难易之分的。回收的难易程度受到两个因素影响，一个是回收价值，一个是回收途径。 既有回收价值又有回收途径的东西是最容易循环利用的，比如说汽车，这个不多解释； 既缺乏经济价值又无回收途径的东西是最难循环利用的，比如说荧光灯管，荧光灯管大多含有重金属汞，因为易碎且难以再利用等原因，回收非常困难。 有经济价值无回收途径的代表是铅蓄电池。对于铅蓄电池，据电池工业协会提供的数据，截止到2011年3月，全国有近3000家废旧电池回收处理企业，80%以个体户为主，在每年可回收的近200万吨铅酸蓄电池中，这些无资质、环保不达标的小冶炼厂又把持着80%的回收份额。无序的铅蓄电池回收是造成我国大面积血铅的原因之一。对于电子器件垃圾的处理也存在类似的问题，我们目前没有大规模的回收体系，反而是利用国外的回收体系。在我国某些地方，形成了电子垃圾拆解行业，这种我国所特有的现象打造了有“世界最大垃圾城”之称的广东贵屿。造成这种情况的原因之一就是无系统回收途径，支撑不起大规模的回收体系，使得个体户型的回收企业占据市场主体，难以纳入监管。这种伪回收体系是环境保护的大敌。 缺乏经济价值而有回收体系的代表就是锌锰电池、镍镉电池、锂电池等各类电池。在两个影响循环利用因素中，回收途径的重要性要远大于经济价值。完全不存在回收途径的东西是存在的，但完全不存在经济价值的人类废弃物是不存在的。很多废弃物之所以经济价值不显著，是因为回收得到的量不够大，当有回收体系时，废弃物集中到一定数量，就会导致产业的形成，量变引起质变。足够数量的电池持续地被收集到一起，在政府的支持下，就能建立起电池回收的体系。 经过二十余年环境人的努力，回收废旧电池的观念已经深入人心，但是因为下游处理环节的缺失，没能起到更大的作用。如果把这种闲散的民间回收行为变成系统的政府行为，很容易就能建立电池循环利用体系。 结论 最后总结一句话： 对于个人，废旧电池不要去收集，尽量使用无汞电池，拒绝使用镍镉电池；但是为了更好的环境，每个人都应该支持和督促早日建成废旧电池回收体系。 其实不仅仅是废旧电池回收体系，整个社会的垃圾分类回收体系都应该这样。 个人观点：电池是用起来方便，处理起来麻烦。回收的话，应该建立一个体系或者机制才行，成功例子---像饮料瓶。回收饮料瓶有利润，才有人去做--------仅属个人观点，勿喷！谢谢

2398 次阅读|0 个评论

[转载]美研制出可喷涂在物体表面的锂离子电池

crossludo 2012-7-2 12:21

美研制出可喷涂在物体表面的锂离子电池 据物理学家组织网6月28日报道，美国莱斯大学研究人员开发出一种几乎可以喷涂在任何物体表面上的锂离子电池。这种可充电电池组成的喷漆，每一层都代表着传统电池的组件。该研究发表在6月28日《自然》在线版上。 传统的锂离子电池把活性层包装进筒式或其他便携式容器里，而赖斯大学的研究人员找到一种方法可将其涂到任何物体表面之上，从而开启了可以把物体表面变成存储设备的可能性。 研究人员表示：“这意味着传统包装的电池已经让位于更为灵活的方法，增加了各种新的存储设备的设计和集成的可能性。最近以来，很多人有兴趣用改进外形因素的方式创造新式电源，而这种喷涂电池朝这一方向前进了一大步。” 该材料可以喷刷到浴室的陶瓷砖、柔性聚合物、玻璃、不锈钢甚至啤酒杯上。在最初的实验中，将几个基于浴室瓷砖的太阳能电池并联连接，其可以把实验室中的光转换成电源。电池可单独给一套发光二极管供电6个小时，同时电池提供了稳定的2.4伏电压。研究报告称，手涂电池在±10％的目标内，其性能显示出一致性；在经过60次充放电循环后，其容量只有非常小的下降。 该研究团队比较艰苦地用数个小时制定配方、混合和测试这种包含有5层结构的涂料，这些层面分别是两个电流集电器、阴极、阳极和在中间分隔的聚合物。每一层都经过优化处理。首先，正电流收集器是一种纯化的单壁碳纳米管与炭黑粒子分散于N-甲基吡咯烷酮的混合物；二是阴极中包含钴酸锂、碳和超细石墨（UFG）粉末黏合剂；三是Kynar Flex树脂、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和二氧化硅聚合物分离涂料分散混合在溶剂中；四是阳极里含有锂钛氧化物和黏合剂中的超细晶混合物；最后一层是负电流收集器，采用市售的导电铜漆，可用乙醇稀释。 研究人员说：“最难的部分是实现机械稳定性和使分离器发挥关键的作用。研究发现，纳米管和阴极层黏着得很好，而如果分隔器没有机械稳定性，将会剥离基板。添加PMMA可以给予分离器正向的附着力。一旦经过喷涂，瓷砖和其他物品被注入电解液，热封后会带电。” 研究人员已经申请了技术专利，并打算继续完善。 他们正在积极寻找在露天更容易创造喷涂电池的电解质，并且他们还设想将这种电池设计成锁扣式瓦片，以采用任何数量的方式配置瓷砖。

个人分类: 综合科研|1113 次阅读|1 个评论

[转载]锂电池充电器的设计

hualao 2012-6-20 22:08

Thedesignofthelithiumbatterycharger Introduction Li-Ionrechargeablebatteriesarefindingtheirwayintomanyapplicationsduetotheirsize,weightandenergystorageadvantages.Thesebatteriesarealreadyconsideredthepreferredbatteryinportablecomputerapplications,displacingNiMHandNiCadbatteries,andcellularphonesarequicklybecomingthesecondmajormarketplaceforLi-Ion.Thereasonisclear.Li-Ionbatteriesoffermanyadvantagestotheendconsumer.Inportablecomputers,Li-IonbatterypacksofferlongerruntimesoverNiCadandNiMHpacksforthesameformfactorandsize,whilereducingweight.Thesameadvantagesaretrueforcellularphones.AphonecanbemadesmallerandlighterusingLi-Ionbatterieswithoutsacrificingruntime.AsLi-Ionbatterycostscomedown,evenmoreapplicationswillswitchtothislighterandsmallertechnology.Markettrendsshowacontinualgrowthinallrechargeablebatterytypesasconsumerscontinuetodemandtheconvenienceofportability.Marketdatafor1997showsthatapproximately200millioncellsofLi-Ionwillbeshipped,comparedto600millioncellsofNiMH.However,itisimportanttonotethatthreecellsofNiMHareequivalenttooneLi-Ioncellwhenpackagedintoabatterypack.Thus,theactualvolumeisveryclosetothesameforboth.1997alsomarkedthefirstyearLi-Ionwasthebatterytypeusedinthemajorityofportablecomputers,displacingNiMHforthetopspot.DataforthecellularmarketshowedashifttoLi-Ioninthemajorityofphonessoldin1997inEuropeandJapan.Li-Ionbatteriesareanexcitingbatterytechnologythatmustbewatched.Tomakesenseofthesenewbatteries,thisdesignguideexplainsthefundamentals,thechargingrequirementsandthecircuitstomeettheserequirements. Alongwithmoreandmoretheemergenceofthehandheldelectricappliances,tothehighperformance,babysize,weightneedofthelightbatterychargeralsomoreComemorebig.Thebatteryistechnicaltoprogresstoalsorequestcontinuouslytorefreshthecalculatewaymorecomplicatedlyisfastwiththerealization,safetyofrefresh.ThereforeneedWanttocarryonthemoreaccuratesupervisiontowardsrefreshingtheprocess,toshortentorefreshtimeandattainthebiggestbatterycapacity,andprevent°fromthebatteryBad.TheAVRhasalreadyledtheonestepinthecompetition,isproveisperfectcontrolchipofthenextgenerationcharger.ThemicroprocessorofAtmelAVRiscurrentandcanprovideFlash,EEPROMand10ADCsesbysinglesliceonthemarketOf8RISCmicroprocessorsofthetallesteffect.BecausethesavingmachineofprocedureisaFlash,thereforecanneednotelephantMASKROMSimilar,haveafewsoftwareeditionsafewmodelnumbersofstock.TheFlashcancarryonagaintoweavethedistancebeforedelivergoods,orinthePCBStickafterpackcarryonweavingthedistancethroughanISPagain,thusallowtocarryonthesoftwarerenewalinthelastoneminute. TheEEPROMcanusedforconservancymarkcertainlycoefficientandthebatterycharacteristicparameter,suchastheconservancyrefreshesrecordwiththebatterythatraisetheactualusageCapacity.10A/Dsconversionmachinecanprovidetheenoughdiagraphaccuracy,makingthecapacityofthegoodempressevenneartoitsbiggestcapacity.Andotherprojectforattainingthispurpose,possibledemandtheADCoftheexterior,notonlytakeupthespaceofPCB,butalsoraisedthesystemCost. TheAVRisthusdeluxelanguagebut8microprocessorsofthedesignsofuniqueneedleobject"C"currently.TheAT90S4433referenceThedesigniswith"C"towrite,theelucidationcarriesonthesoftwaredesign'siswhatandsimplewiththedeluxelanguage.CodeofCthisdesignisveryCarryonadjusteasilytosuitcurrentandfuturebattery.ButtheATtiny15referencedesignthenuseeditcollectedmaterialsthelanguagetowriteof,withAcquirethebiggestcodedensity. Anelectricappliancesofthemodernconsumptionmainlyusesasfollowsfourkindsofbatteries: 1.Sealcompletelythesourbatteryoflead(SLA) 2.ThebatteryofNiCd 3.TheNiMHhydrogenbattery(NiMH) 4.Lithiumbattery(Li-Ion) Atrightchoicebatteryandrefreshthecalculatewayneedtounderstandthebackgroundknowledgeofthesebatteries.Sealcompletelythesourbattery(SLA)ofleadsealscompletelythesourbatteryofleadtomainlyusedforthemoreimportantsituationofthecostratiospaceandweights,suchastheUPSandreporttothepolicethebackupbatteryofthesystem. ThebatteryofSLAsettlestheelectricvoltagetocarryon,assistlimitstoavoidwiththeelectriccurrentatrefreshtheprocessofearlybatteryleadtheheat.Want ～ onlytheelectricity.Thepondunitelectricvoltagedoesnotexceedtheprovision(thetypicalmodelisworthforthe2.2Vs)ofproducethecompany,thebatteryofSLAcanrefreshwithoutlimit. ThebatteryofNiCdbatteryofNiCduseverywidespreadcurrently.Itsadvantageisanoppositecheapness,beingeasytotheusage;Weaknessisfromturnonelectricitytheratehigher.ThebatteryofNiCdofthetypicalmodelcanrefresh1,000times.Theexpiredmechanismmainlyisapoletoturnover.Thefirstinthebatterypackdriveover.Theunitthatallturnonelectricitywilltakeplacethereversal.Forprevent°fromingdamagethebatterywrap,needingtosuperviseandcontroltheelectricvoltagewithoutabreak.OnceunitelectricvoltageDescendthe1.0Vsmustshutdown. ThebatteryofNiCdcarriesonrefreshinsettlingtheelectriccurrentbyforever.TheNiMHhydrogenbattery(NiMH)holdstoshoottheelephantmachine26suchasthecellularphone,handinthehandthattheimportancemeasureholdequipments,theetc.NiMHhydrogenbatteryisanusagethemostwide.Thiskindofbatterypermit.ThequantityisbiggerthanNiCd's.BecauseleadtorefreshandwillresultinbatteryofNiMHloseefficacy,carryonmeasuringbythesquareinrefreshprocesswith.Stopiscountformuchinfittime.SimilartobatteryofNiCd,thepoleturnoverthebatteryalsowilldamage. BatteryofNiMHoffromturnonelectricitytherateandisprobably20%/month.SimilartobatteryofNiCd,thebatteryofNiMHalsosettlestheelectriccurrenttorefresh.Otherbatteriessayscompareinlithiumbattery(Li-Ion)andthistexts,thelithiumbatteryhasthetallestenergy/weighttocomparetocomparewithenergy/physicalvolume. LithiumbatterySettletheelectricvoltagetocarryonrefreshwith,wanttohavetheelectriccurrentrestricttoleadtheheatintheearlybatteryofrefreshtheprocessbyavoidatthesametime.Whenrefreshtheelectriccurrent. Descendtoproducetheminimumelectriccurrentoftheenactmentofcompanywillstoprefresh.Leadingtorefreshwillresultinbatterydamage,evenexploding. Thesafetyofthebatteryrefreshesthefastchargemachine(namelybatterycanatsmallbefilledwiththeelectricityin3hours,isusuallyahour)demandofthemodern.Cantotheunitelectricvoltage,refreshtheelectriccurrentandthebatterytemperaturestocarryontomeasurebythesquare,avoidatthetimeofbeingfilledwiththeelectricitybecauseofleadingtorefresh.Resultindamage.RefreshthemethodSLAbatteryandlithiumbatteriesrefreshesthemethodtosettletheelectricvoltagemethodtowanttolimittoflowfortheever;ThebatteryofNiCdandbatteryofNiMHsrefreshthemethod.Settletheelectriccurrentmethodfortheever,andhaveseveralstostopthejudgmentmethodforrefreshdifferently. Biggestrefreshtheelectriccurrentbiggestrefreshtheelectriccurrenttohaverelationwithbatterycapacity(C).Biggestusuallyrefreshtheelectriccurrenttomeanwiththenumberofthebatterycapacity.Forexample,Thecapacityofthebatteryfor750mAhs,refreshtheelectriccurrentas750mAs,thenrefreshtheelectriccurrentas1C(1timesbatterycapacity).IftheelectriccurrenttoflowrefreshisaC/40,thenrefreshingtheelectriccurrentforthebatterycapacityinadditiontowith40.Leadthehotbatteryrefreshistheprocessthattheelectricpowerdeliversthebattery.Energybychemicalreactionconservancycomedown.Butisnotall.Theelectricpowersallconvertforthesakeofthechemistryinthebatteryability.Someelectricpowerconversionsbecamethethermalenergy,havingthefunctionoftheheatingtothebattery.Whenelectricity.Afterpondbefilledwith,ifcontinuetorefresh,thenallelectricpowersconversionisthethermalenergyofthebattery.Atfastchargethiswillmakethebattery.Heatquickly,ifthehourofcannotcomparewithstoprefreshandthenwillresultinbatterydamage.Therefore,whiledesignthebatterycharger,tothetemperature.Itiscountformuchthatcarryonthesupervisioncombinetostoprefreshintime. Thediscretionmethodbatterystoppedrefreshofdifferentandappliedsituationandworkenvironmentlimittedtothechoiceofthemethodthatthejudgmentstoprefresh.Thesometimestemperatureallowofno.Measureeasily,butcanmeasureelectricvoltage,orisothercircumstances.Thistexttakestheelectricvoltagevarietyrate(-dV/dt)asthebasicjudgmenttostop.Themethodforrefresh,butwiththetemperatureandabsoluteelectricvoltagebeworthforassistanceandbackup.Butthehardwaresupportthatthistextdescribespeaksasfollows.Themethodofthehavingsofsay. Timeoft–thismethodthatisthedecisionwhenstoprefreshmostinbrief.Usuallyusedforspareprojectofthehouroffastcharge.Sometimesalsobe.Refresh(14-16Hour)basicprojectofthemethod. Beapplicabletovariousbattery.StoprefreshwhentheelectricvoltageofV–betheelectricvoltagetooutruntheupperlimit.Usuallywiththeforeversettletheelectriccurrentrefreshesthematchusage.Thebiggestelectriccurrentisdecidebythebattery,usuallyForthe1C.Forpreventfromingrefreshtheelectriccurrentleadstocausesbatteryleadgreatlyhot,therestrictoftheelectriccurrentatthistimeverykey.ThismethodIsalithiumbatterybasictorefreshandstopproject.TheactuallithiumbatterychargerusuallystillcontinuesintoafterattainbiggestelectricvoltageGothesecondstagerefresh,toattain100%batterycapacity.ForbatteryofNiCdandbatteryofNiMHsareoriginallymethodcanBethesparejudgmentstopsrefreshingtheproject. ThemethodexploitationthatthisjudgmentofthedV/dt–electricvoltagevarietyratestopsrefreshnegativeelectricvoltagevarietyrate.Forthebatteryofsometypes,bethebatterytobefilledwiththesubsequenceRefreshingcontinuouslywillcauseelectricvoltagedescend.Atthistimethisprojectwasveryfit.Thismethodusuallyusedsfortheevertosettletheelectriccurrenttorefresh,BeapplicabletotothefastchargeofthebatteryofNiCdandbatteryofNiMH.TheelectriccurrentofI–istorefreshtheelectriccurrentsmallinacertainthenumberthatsetinadvancestoprefresh.Usuallyusedfortheevertosettletheelectricvoltagetorefreshthemethod.BeapplicabletotheSLABatteryandlithiumbattery. TheT–temperatureabsolutezerocanbethebasisthatbatteryofNiCdandbatteryofNiMHsstoprefresh,butevensuitedfortobethebackupproject.Anybatteryfortemperaturetooutruninitialvaluehavetostoprefresh. ThebasisthatthedT/dt–temperaturerisingvelocityfastchargevarietyrateofthetemperatureofhourcanbetostoprefresh.Pleaseconsultthenormthatthebatteryproducesthecompany(batteryofNiCdOftypicalmodelbeworthforthe1oC/min)the–beapplicabletothebatteryofNiCdandbatteryofNiMHs. NeedtostoprefreshwhentheDT–outrunthetemperaturevalueoftheenvironmenttemperaturetobethebadbatterytemperatureandtheenvironmenttemperaturetoexceedthecertainthreshold.ThismethodcanbethebatteryofNiCdandTheprojectthatbatteryofSLAstopsrefresh.Whilerefreshinginthecoldenvironmentthismethodcomparestheabsolutezerotojudgethemethodbetter.Becausemostsystemsusuallyonlyhaveatemperaturetostretchforward,havetowillrefreshtheprevioustemperaturetobetheenvironmenttemperature.DV/dt=0–szeroelectricvoltagesdifferthismethodwith-themethodofdV/dtisveryandsimilar,andmoreaccurateundertheconditionthatelectricvoltagewillnotgoupagain.BeapplicabletotheNiCdBatteryandbatteryofNiMH. Thisreferencedesigncompletelycarriedoutthebatterychargerdesignoflatesttechnique,cancarryontovariouspopularbatterytypequicklyRefreshbutneednottomodifythehardwaresoon,ahardwareterracecarriesoutachargerproductlineofintegrity.NeedonlyWanttowillrefreshthecalculatewaytopasslatelytheISPdownloadstheprocessorofFLASHsavingmachinecangetthenewmodelnumber.However,thiskindofmethodcanshortentimethatnewproductappearonmarketconsumedly,andneedakindofhardwareofstockonly.ThisdesignprovideTheinkeepingwithSLA,NiCd,NiMHoftheintegrityandthedatabasefunctionofthebatteryofLi-Ion. 锂电池充电器的设计 介绍 : 根据其尺寸，重量和能量储存优点，锂 - 离子可再充电电池正在被用于许多的应用领域。这些电池已经被考虑为优先的电池于手提式计算机的应用 , 移置 NiMH 和 NiCad 电池 , 而且行动电话正在飞快地成为锂电池的第二个主要的市场。 理由是明显的。 锂 - 离子的电池提供很多的好处对与终端消费者。 对于手提式计算机来说 , 锂 - 离子电池在相同条件和大小并减少重量的情况下能够提供比 NiCad 和 NiMH 更为持久的电力。 相同的优点对于蜂窝电话更是真实的。一个电话能被做得更小和更轻如果使用李 - 离子的电池的话而不牺牲续航时间。 当锂 - 离子的电池费用降下来的话 , 甚至更多的应用将会转变到这一个更轻巧和更小巧的技术上来。当消费者一直要求方便的时候，市场的趋势表明一个持续不断的增长在所有的可再充电的电池中。根据以前市场的资料大约在 1997 年的时候表明大约二亿个锂 - 离子电芯将会被装船运送 , 相比较于 600 百万 个 NiMH 的电芯 。 然而 , 有必要说明的是三个 NiMH 的电芯相当于一个锂 - 离子的电芯在被包裹为电池包装的时候。 因此，真实的体积对两者来说是非常接近一样的。 1997 年也被标记为第一年锂 - 离子作为电池类型用于在大多数的手提式的计算机中 , 移置 NiMH 为高端领域中。资料显示 1997 年在欧洲和日本电池电芯市场表现出一个变化对于锂 - 离子在多数的电话的应用中。锂 - 离子的电池是一种令人兴奋的电池技术必须给于高度的关注。要想了解这些新的电池，这设计引导者解释这些原则，要价需求以及符合这些需求的线路。 随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全的充电。因此需要对充电过程进行更精确的监控，以缩短充电时间、达到最大的电池容量，并防止电池损坏。 AVR6 已经在竞争中领先了一步，被证明是下一代充电器的完美控制芯片。 AtmelAVR 微处理器是当前市场上能够以单片方式提供 Flash 、 EEPROM 和 10 位 ADC 的最高效的 8 位 RISC 微处理器。由于程序存储器为 Flash ，因此可以不用象 MASKROM 一样，有几个软件版本就库存几种型号。 Flash 可以在发货之前再进行编程，或是在 PCB 贴装之后再通过 ISP 进行编程，从而允许在最后一分钟进行软件更新。 EEPROM 可用于保存标定系数和电池特性参数，如保存充电记录以提高实际使用的电池容量。 10 位 A/D 转换器可以提供足够的测量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案为了达到此目的，可能需要外部的 ADC ，不但占用 PCB 空间，也提高了系统成本。 AVR 是目前唯一的针对象 “C” 这样的高级语言而设计的 8 位微处理器。 AT90S4433 参考设计就是用 “C” 写的，说明用高级语言进行软件设计是多么的简单。 C 代码似的此设计很容易进行调整以适合当前和未来的电池。而 ATtiny15 参考设计则是用汇编语言写的，以获得最大的代码密度。 现代消费类电器主要使用如下四种电池： 密封铅酸电池 (SLA) 镍镉电池 (NiCd) 镍氢电池 (NiMH) 锂电池 (Li-Ion) 在正确选择电池和充电算法时需要了解这些电池的背景知识。 密封铅酸电池 (SLA) 密封铅酸电池主要用于成本比空间和重量更重要的场合，如 UPS 和报警系统的备份电池。 SLA 电池以恒定电压进行充电，辅以电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。只要电池单元电压不超过生产商的规定 ( 典型值为 2.2V) ， SLA 电池可以无限制地充电。镍镉电池 (NiCd)NiCd 电池目前使用得很普遍。它的优点是相对便宜，易于使用；缺点是自放电率比较高。典型的 NiCd 电池可以充电 1,000 次。失效机理主要是极性反转。在电池包里第一个被完全放电的单元会发生反转。为了防止损坏电池包，需要不间断地监控电压。一旦单元电压下降到 1.0V 就必须停机。 NiCd 电池以恒定电流的方式进行充电。镍氢电池 (NiMH) 在轻重量的手持设备中如手机、手持摄象机，等等镍氢电池是使用最广的。这种电池的容量比 NiCd 的大。由于过充电会造成 NiMH 电池的失效，在充电过程中进行精确地测量以在合适的时间停止是非常重要的。和 NiCd 电池一样，极性反转时电池也会损坏。 NiMH 电池的自放电率大概为 20%/ 月。和 NiCd 电池一样， NiMH 电池也为恒定电流充电。 锂电池 (Li-Ion) 和本文中所述的其他电池相比，锂电池具有最高的能量 / 重量比和能量 / 体积比。锂电池以恒定电压进行充电，同时要有电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。当充电电流下降到生产商设定的最小电流时就要停止充电。过充电将造成电池损坏，甚至爆炸。电池的安全充电现代的快速充电器 ( 即电池可以在小于 3 个小时的时间里充满电，通常是一个小时 ) 需要能够对单元电压、充电电流和电池温度进行精确地测量，在充满电的同时避免由于过充电造成的损坏。充电方法 SLA 电池和锂电池的充电方法为恒定电压法要限流； NiCd 电池和 NiMH 电池的充电方法为恒定电流法，且具有几个不同的停止充电的判断方法。最大充电电流最大充电电流与电池容量 (C) 有关。最大充电电流往往以电池容量的数值来表示。例如，电池的容量为 750mAh ，充电电流为 750mA ，则充电电流为 1C(1 倍的电池容量 ) 。若涓流充电时电流为 C/40 ，则充电电流即为电池容量除以 40 。过热电池充电是将电能传输到电池的过程。能量以化学反应的方式保存了下来。但不是所有的电能都转化为了电池中的化学能。一些电能转化成了热能，对电池起了加热的作用。当电池充满后，若继续充电，则所有的电能都将转化为电池的热能。在快速充电时这将使电池快速升温，若不及时停止充电就会造成电池的损坏。因此，在设计电池充电器时，对温度进行监控并及时停止充电是非常重要的。 停止充电的判别方法电池的不同应用场合及工作环境限制了对判断停止充电的方法的选择。有时候温度不容易测得，但可以测得电压，或者是其他情况。本文以电压变化率 (-dV/dt) 为基本的判断停止充电的方法，而以温度和绝对电压值为辅助和备份。但是本文所描述的硬件支持以下讲述的所有的方法。 t– 时间这是决定何时停止充电的最简单的方法。通常用于快速充电时的后备方案。有时也作为普通充电 (14-16 小时 ) 方法的基本方案。适用于各种电池。 V– 电压当电压超出上限时停止充电。通常与恒定电流充电配合使用。最大电流由电池决定，通常为 1C 。为了防止充电时电流过大导致电池过热，此时电流限制是非常关键的。这个方法是锂电池的基本充电和停止方案。实际锂电池充电器往往在达到最大电压之后还继续进行第二阶段的充电，以达到 100% 的电池容量。对于 NiCd 电池和 NiMH 电池本方法可以作为后备的判断停止充电方案。 -dV/dt– 电压变化率这个判断停止充电的方法利用了负的电压变化率。对于某些类型的电池，当电池充满后继续充电将导致电压的下降。此时本方案就非常合适了。这个方法通常用于恒定电流充电，适用于对 NiCd 文电池和 NiMH 电池的快速充电。 I– 电流当充电电流小于某个预先设定的数值时停止充电。通常用于恒定电压充电法。适用于 SLA 电池和锂电池。 T– 温度绝对温度可以作为 NiCd 电池和 NiMH 电池停止充电的依据，但是更适合于作为备份方案。温度超出设定值时任何电池都得停止充电。 dT/dt– 温度上升速率快速充电时温度的变化率可以作为停止充电的依据。请参考电池生产商的规范 (NiCd 电池的典型值为 1oC/min)– 适用于 NiCd 电池 NiMH 电池。 DT– 超出环境温度的温度值当电池温度和环境温度之差超过一定门限时需要停止充电。此方法可以作为 NiCd 电池和 SLA 电池停止充电的方案。在寒冷环境中充电时这个方法比绝对温度判定法更好由于大多数系统往往只有一个温度探头，只好将充电之前的温度作为环境温度。 dV/dt=0– 零电压差这个方法与 -dV/dt 方法极其类似，而且在电压不会再升高的情况下更准确。适用于 NiCd 电池和 NiMH 电池。本参考设计完全实现了电池充电器设计的最新技术，可以对各种流行的电池类型进行快速充电而无须修改硬件，从而围绕单个硬件平台实现一个完整的充电器产品系列。只需要将新的充电算法通过 ISP 用下载到处理器的 FLASH 存储器就可以得到新的型号。很显然，这种方法可以大大缩短新产品上市的时间，而且只需要库存一种硬件。本设计提供完整的适合 SLA 、 NiCd 、 NiMH 和 Li-Ion 电池的库函数。

3294 次阅读|0 个评论

[转载]葡萄糖燃料电池可为医疗植入物提供动力

crossludo 2012-6-15 12:45

葡萄糖燃料电池可为医疗植入物提供动力 中国科技网讯 据物理学家组织网6月14日（北京时间）报道，美国麻省理工学院的工程师基于葡萄糖开发了一种新型燃料电池，有望成为未来医疗植入物的能量来源，并有助于瘫痪病人四肢运动能力的恢复等。相关研究报告发表在6月12日的《公共科学图书馆·综合》杂志上。 此次研究由该校电子工程和计算机科学系的副教授拉胡尔·萨派斯卡所领导。这种燃料电池可从葡萄糖分子中剥离电子制造微弱的电流，允许其与其他电路结合，而这正是脑部植入物所需的。 事实上，葡萄糖燃料电池的理念并不新鲜。早在20世纪70年代，科学家就提出能以这种电池为心脏起搏器提供动力。但这一提议最终因为葡萄糖燃料电池所使用的酶不能长久发挥作用，以及锂离子电池能在单位面积内提供更强劲的能量而搁浅。 基于上述问题，新型葡萄糖燃料电池作出了相关改进。科研人员采用了与制造半导体电子芯片相同的技术，以硅为原料组装而成。此外，这种燃料电池并不具备任何生物组件，可借助与人体相容性良好的铂催化剂从葡萄糖处剥离电子，模拟细胞酶的活动，分解葡萄糖并产生三磷酸腺苷（ATP），即细胞的“能量货币”。目前，新型葡萄糖燃料电池能产生高达数百微瓦的功率，足可以驱动超低功耗的临床神经植入物。 例如脑脊髓液（CSF）中就只有屈指可数的细胞，因此位于其中的植入物很难能激起免疫反应。而计算数据显示，葡萄糖燃料电池能够从脑脊髓液中获得可观的葡萄糖，从而为植入物提供动力。另外，由于这只占据了葡萄糖燃料电池有效功率的一小部分，所以其也不会对大脑功能造成不良影响。 科学家表示，这一成果可为开发无需外界能源的植入式医疗设备提供帮助，下一步仍需证明其在活体生物内也能良好运转。当葡萄糖燃料电池与超低功耗的电子设备相结合，就能实现大脑等位置植入物的自行供电，从而惠及医疗和仿生学等相关领域。但萨派斯卡也强调，将葡萄糖驱动的植入式医疗设备引入市场，仍需要一个漫长的科研和摸索过程。（记者 张巍巍） 总编辑圈点 植入式医疗设备在现代医学中的使用已很普遍。对于机械性或半机械性人造器官而言，使其保持在人体内较长时间稳定工作和减轻自身重量、减小体积是维系病人健康及减少病人负担和痛苦的关键。基于葡萄糖的生物燃料电池利用人体内大量存在的糖分作为动力源，使这几方面问题同时得到解决成为可能。虽然这一理念并不新鲜，萨派斯卡团队的成果也还需要不断检验和完善，但它对植入式医疗发展前景的影响却不难想见。多说一句，希望这千万别成为甜食爱好者“放纵”的借口。

个人分类: 医学前沿|1322 次阅读|0 个评论

新型高性能柔性纳米锂离子电池

热度 11 nanowires 2012-6-6 10:32

PDF 全文 下载 随着全球能源问题的日益突出，各国对于新一代清洁能源的开发显得十分紧迫。锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源，具有体积小、电容量大、电压高等优点，被广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品，日益扩大的电动汽车领域将给锂离子电池带来更大的发展空间。近年来，作为下一代最有前景之一的柔性/可折叠光电子器件的研究备受瞩目，但如何将柔性构建的思路与基于纳米材料的锂离子电池相结合并与此同时获得高电池性能、优良弯折稳定性的锂离子电池仍是困扰大多数科研人员的一个巨大难题。 针对这些现状，武汉光电国家实验室沈国震教授领导的团队立足功能纳米材料，结合国内外在能源存储领域最新研究进展，设计构建出了一种基于多级三维钴酸锌纳米线阵列/碳布复合结构的新型柔性高性能锂离子电池。该工作创新点在于：1、用新型碳材料取代了传统的金属集流体，降低了成本，减轻了整体质量，并以此发挥出具有三维结构碳布巨大的网络传输电子优势，极大的提高了电池的倍率性能；2、新颖的三维钴酸锌纳米线阵列结构极大的增加了单位体积内电极材料质量，使电解液最大程度的与之接触，减少电极材料在电池充放电过程中由于锂离子嵌入/脱出带来的体积改变，结果显示电池在160次循环后仍然具有高达1200mAh/g的比电容量；3、在柔性锂离子电池的柔性折叠测试中，在达到120次弯折次数后我们发现电池具有非常好的电学稳定性。值得一提的是，在柔性电池成功驱动LED或手机屏时我们对其进行任意弯折，发现LED灯和手机屏的亮度均无发生任何变化，说明这种高柔性锂离子电池具有很好的实际应用价值。 图 (A) 三维钴酸锌纳米线阵列的扫描电镜图；(B) 柔性锂电池结构示意图；(C,D) 柔性锂电池用于驱动绿光LED；(E,F) 柔性锂电池用于驱动手机LCD显示屏。 这种将柔性纳米材料阵列用于研究设计新颖的高性能柔性锂离子电池的技术有望得到进一步的拓展，非常有希望满足未来柔性能源存储的发展需要，也将为今后柔性光电子器件的研究提供了新的思路。该研究工作得到了国家自然科学基金、973计划、湖北省自然科学基金、高等教育博士点研究基金等的资助，相关研究成果发表在美国化学会Nano Letters（DOI:10.1021/nl300794f）上 。

9810 次阅读|17 个评论

Sn基薄膜作为锂离子电池负极

cdgu 2012-5-8 08:40

为了完成基金内容，最近一直在做非水性电解液电镀金属薄膜。但这个领域相比目前热的又红又紫的能源材料来讲，自然逊色颇多。于是想到了将电沉积薄膜与锂离子电池负极材料结合起来，虽然这方面的研究也是铺天盖地了，但这项研究所采用的电沉积工艺还是区别于传统的，所以获得的Sn基薄膜的形貌和结构也有所不同，这样就有了研究的必要性。于是，在胆碱基离子液体中进行了电沉积Sn薄膜的工艺研究，结构表征发现薄膜具有多孔不连续结构，并且薄膜表面自然氧化成SnO2，而与集流体接触的Sn发生了合金化，原位生成了Cu6Sn5，这种原位合金化作用可以进一步增强活性材料与集流体的结合强度，降低电池内阻。相关报道请参与最新刊登在j power source上的文章。Thanks for your attention! Non-aqueous electrodeposition of porous tin-based film as an anode for lithium-ion battery Journal of Power Sources,214 (2012) 200-207 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775312008191?v=s5

4993 次阅读|0 个评论

推进我国动力电池技术发展是很必要的

gyp7047121 2012-4-23 14:41

据中新网最新消息，在4月18日召开的国务院常务会议上，国务院讨论通过了《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》，会议指出，需加快培育和发展节能与新能源汽车产业，推动汽车产业的转型升级，并规划到2020年，我国 动力电池 技术需达国际先进水平。 3.6v纽扣电池 会议指出，纯电驱动依然是今后汽车工业转型的主要战略方向。而推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，推广普及非插电式混合动力汽车、节能内燃机汽车，提升我国汽车产业整体技术水平则成为当前的工作重点。 矿灯电池 会上指出，《规划》的发展目标是至2015年，争取纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆；2015年当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至每百公里6.9升，到2020年降至5.0升；新能源汽车、动力电池及关键零部件技术整体上达到国际先进水平。 进入2012年，新能源汽车市场化进程有所提速。根据中国汽车工业协会在4月11日发布的一季度节能与新能源车型的产销状况，一季度汽车整车企业生产节能与新能源汽车8626辆，其中纯电动汽车1655辆、混合动力车1300辆、代用燃料汽车5671辆。在销售方面，一季度共计销售新能源汽车10202辆，其中纯电动汽车1830辆、混合动力汽车1499辆、代用燃料汽车6873辆。 应急灯电池 在电动汽车发展的同时，无可否认，动力电池技术目前仍是制约我国电动汽车产业化的关键因素，电池能量密度不高仍然是新能源汽车续航里程短的致命伤。目前电池核心专利也主要掌握在美国、加拿大以及日本等国家的手中。一些国内企业生产的动力 锂离子电池 以及为整车提供的样品仅仅是在原有小容量电池生产线或中试线上研制出来的，与国外产品相比，国产产品的可靠性、稳定性、循环寿命等多项指标都还有一段不小的差距。 锂电池公司 针对上述问题，国务院在会议上指出，一要实施技术创新工程。建立研发体系，突破关键核心技术，大幅提高汽车燃料经济性水平和动力电池系统安全性、可靠性、轻量化水平。二要加快推广应用和试点示范。实施鼓励购买和使用节能汽车政策，开展私人购买新能源汽车补贴试点。三要因地制宜建设慢速充电桩和公共快速充换电设施，制定动力电池回收利用管理办法，建立动力电池梯级利用和回收管理体系。四要完善标准体系和准入管理制度，加大财税金融政策支持，营造有利于产业发展的市场环境，加强科研和人才保障，积极开展国际合作。 随着近年来国家对新能源汽车产业支持政策的不断出台，国内相关企业在汽车动力电池包括锂电池、 镍氢电池 方面的投资热潮也不断掀起。针对已经出现及可以预见的投资弊病。会议强调，发展节能与新能源汽车产业，需要依托现有产业基础，对产业 锂电池厂家 布局进行科学规划，以防止低水平盲目投资和重复建设。 文章出自于 http://www.juda.cn/news/2697.html

个人分类: 电池知识|11 次阅读|0 个评论

学术报告——中国电动车用动力电池发展之思考

gyx2650 2012-4-21 16:33

报告日期： 2012-4-21 报告人： 王子冬 教授 王子冬 教授在这个讲座中讲了很多关于动力电池目前的现状与发展中存在的问题。动力电池和储能电池将会新能源汽车的核“心”，国家针对电动车的提出了战术 / 战略上的展望，分别是产业链的完善和产业关键技术的提高；以及整体电动车技术上的突破，以期在 2020 年在规模上达到世界第一，技术达到世界先进水平。但目前动力电池发展面临着很多的问题，从上游材料 → 电池 → 使用 → 再利用与回收，特别是将动力电池使用到电动车上的阶段经常被企业所忽视，而这却是一个很关键的环节。首先，是动力电池目前的现状是原材料丰富（稀土、锂、镍等）；负极电池技术还可以；但正极电池技术要依赖外国专利；电池隔膜存在检测问题，质量不过关，依赖进口；电解质盐（ LiPF 6 ）国内可自主大批量生产，为国内动力电池的发展提供了有力支持。而与国外技术较相先进国家一比，有着明显的差距。虽然中国在动力电池产量上排名世界前三甲，但日本与韩国近十家企业占全球的 80% ，而整个中国产能只占了 17% ，在技术上其实更是大大落后于日韩。从动力电池技术层面讲，应该从总体的电池性能，如产品一致性、温度、功率、循环寿命上入手，提高电芯的设计、电芯结构及电极动力学性能，及电池与材料评估技术，提高电芯的可制造性与生产质量控制。还有中国目前生产设备依赖进口，材料制造工艺落后，一致性差，成组技术落后，损耗大成本高等问题也制约着动力电池的发展。因此，为了解决目前存在的各种问题，中国政府和企业、研究机构应该联合起来，做长久打算，沉下心来做创新，突破技术难点，特别是不能急功近利，盲目扩大规模与单纯模仿生产。 我觉得随着石油资源的不断枯竭，新能源的兴起是必然的趋势，而最终将是哪个资源可以有效地替代石油，太阳能？风能？水能？核能？地热能？这很难讲，但最终都会涉及一个储能的东西，电能，必定是这中间的媒介，而电池的重要性也将是会不断凸显。王教授有提到应重视标准化的评价体系，这一点我很赞同。中国目前很多行业都存在着大量的中小企业，各自为政，要么就是模仿生产，要么自己埋头研究，缺乏交流合作，没有真正强有力的大企业引领行业的标准和技术，也导致中国在世界前 500 强的席位中所占不多，且大都是靠企业的大进入的（而非强！）。对于电动车这一新兴技术，前期的投入与不断的积累是必须的，日本丰田也是花了 32 年、三代工程师的技术开发才有了第一台的电动车整车。

个人分类: 讲座|2588 次阅读|0 个评论

大连丽昌公司,一个新兴的锂电池新材料电池公司

gyp7047121 2012-4-21 14:09

深圳2012第二届国际锂电新能源展期间，有关媒体采访了大连丽昌公司的掌门人——耿世达，经过本次采访，展显出大连丽昌对未来锂电池材料发展宏伟蓝图，同时对我国新材料产业的发展 锂电池厂家 现状做了全面的分析解述。 这次论坛中主要以两个方面对我国的新材料产业发展现状做了分析，一方面要发展我国的新材料产业体系，另一方面要形成产业的集群化发展，国家在新材料产业“十二五”发展规划中也明确指出，全球新材料市场规模每年已经超过4000亿美元，而我国目前新材料产业正处于强劲发展阶段，新材料产业约占国内生产总值的15%，未来五年产业整体增长速度保持在20%以上，将着力发展五大方面，形成比较完整的产业体系。 9v碱性电池 耿世达对大连丽昌新材料当年发展做了有关介绍：目前大连丽昌新材料研究所与中科院大连化学物理研究共同组建 “锂离子动力及储能电池联合实验室，针对锂离子电池及储能电池关键材料和关键技术领域开发研究，此大连化学物理 aaa碱性电池 研究所的优势资源，拥有雄厚的科研实力，研发人员来自从事锂离子电池领域多年的专家和研究所科研一线人才，通过产学研相结合，在锂离子动力及储能电池关键材料和关键技术领域开发研究，实现所研发的电池关键材料、技术等主要技术经济指标达到国际先进水平，当前主要从事锂离子电池正极材料、负极材料、电解液等高端产品的研发及生产。 aaa碱性电池 随着大连丽昌公司是台湾与大陆的合资公司于台湾电子业企业及技术发展动态掌握，已吸收台湾先进企业的管理经验和技术资源，将精华应用于自身企业，以保证研发产品的适用性、新颖性和畅销性，以确保证技术路线是符合需求，大连丽昌公司一直以节能减排，环境保护，和谐发展作为企业使命，并贯彻和执行。 中耿世最后示：新能源新材料一直我国及世界发展的重点项目，同时也是公司的主导研究方向，我公司将努力达到世界同类行业的先进水平，争取做世界前三大供应锂电池新材料电池公司。 工业电池 文章出自于 http://www.juda.cn/news/2691.html

个人分类: 电池知识|85 次阅读|0 个评论

[转载]通用汽车电池发生爆炸，造成部分人员受伤

gyp7047121 2012-4-18 15:14

据有关消息透露：美国通用汽车公司技术中心——汽车电池研究实验室发生了爆炸事件，造成了部分人员受伤，通用汽车相关负责人表示：这次事件主要是由于对原型电池的极端试验所引起的。 事件之前，科研人员正在对一节实验 锂电池 进行极端测试，测试是在密闭的实验室里，电池中的化学气体释放并发生燃烧，而电池本身完好无损，有关记者进行了访问，可是通用拒绝谈论事故细节，国为这关系到整个产业的进展，消息人士这起爆炸事件很有可能涉及的电池很可能使用了某种锂离子技术，这种电池中使用的原材料易燃且具有潜在的爆炸隐患， 锂离子电池 本身燃点较低，只要达到熔化铝的温度它就能点燃。 这次爆炸事件让人们回起去年雪佛兰在联邦安全管理机构对其进行碰撞试验后继而发生几起起火事件，据说是一辆雪佛兰沃蓝达在国家公路交通安全管理局对其进行碰撞测试几周后，发生了起火事故，连续两次都出现同样的问题，当时交管局对事故展开初步调查，很快给雪佛兰沃蓝达澄清，称事故引发的主要原因是测试流程有问题。 aaa镍氢电池 内部人员介绍：美国通用汽车的技术中心是其研发工作的主要地点，它拥有大量加工和设计操作间，同出在研发未来产品的高级电池的设备及一些纯电动车型，虽然还有一款雪佛兰小型Spark电动车，但这于去年雪佛兰沃蓝达插电式油电混合动力车和这起事故无关，虽是如此通用很快宣布其计划进一步加强用来保护雪佛兰电池的包装壳，以减少电池起火的风险。 自事故发生后，有关人士初步了解到还是因为车用 动力电池 测试中流程入错所引起，但没有证实，通用也对技术中心的电池起火事件做太多的定论，也可是新生问题的出现，这一事故对美国通用汽车产业也有一定的影响，数据指出雪佛兰沃蓝达今年一月份的销量暴跌，但在几个月内就开始回温，关于次此爆炸事宜并没有完结，还在进一步追究中。 CR2032锂电池 文章出自于 http://www.juda.cn/news/2680.html

个人分类: 电池知识|56 次阅读|0 个评论

把软体动物变成电池？

热度 4 Aturen 2012-4-16 21:19

这看起来是个疯狂的主意，我们似乎在科幻电影里面看过类似的情景，把电极插到动物的身体里面，然后从动物体内获得能量。最近发表在JACS和EES上的两篇文章，把科幻小说里面的情节变成了现实。两个实验分别使用蜗牛和蛤作为实验对象，通过酶电极，把软体动物变成了生物燃料电池。电池的能源来自于软体动物吃掉的食物，食物在动物体内变成葡萄糖，然后葡萄糖在电池电极上发生氧化还原反应，产生电流。 尽管现在产生的能量非常少，仅仅在微瓦级别。利用类似的原理，在将来，人体内的某些医疗装置，或许就可以使用人体自身代谢产生的葡萄糖来提供电力了。 http://blogs.rsc.org/ee/2012/04/16/the-mollusc-matrix-2-shell-shock/ http://prospect.rsc.org/blogs/cw/2012/03/12/plugging-snails-into-the-matrix/

1256 次阅读|5 个评论

第28届中国化学会年会琐记（二）

baggiotalent 2012-4-14 19:43

今天一天都在CCS-RSC论坛待着……全是关于电池的，包括聚合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池、燃料电池、锂电池等等，报告时间从早上九点到下午五点半（中午12点到14点午饭时间）。 上午：墨尔本大学Andrew B. Holmes教授(聚合物太阳能电池)，诺丁汉大学Elizabeth Gibson博士(聚合物太阳能电池)，中国科学院化学所王朝晖研究员(染料敏化太阳能电池)，厦门大学郑南峰教授(燃料电池)，报告时间均为40分钟。 下午：中国科学院长春应用化学研究所王鹏研究员(染料敏化太阳能电池)，40分钟；北京理工大学曲良体教授(石墨烯量子点)，华南理工大学吴宏滨教授(聚合物太阳能电池)，中国科学院化学所李永舫研究员(聚合物太阳能电池)，20分钟；帝国理工学院Martyn A. McLachlan博士(杂化太阳能电池结构)，中国科学院化学所郭玉国研究员(锂电池)，40分钟。 以上按照演讲先后顺序排列。全部都是用英语讲，摧残，身心疲惫…

5020 次阅读|0 个评论

固体核磁共振可检测锂电池内部结构

热度 2 SSNMR 2012-4-12 08:46

美国纽约大学、纽约州立大学石溪分校和英国剑桥大学的研究人员开发出基于核磁共振成像（MRI）方法的锂电池内部检测技术，可为电池内部运作提供诊断服务，提高电池性能和安全性。相关研究成果发表在《自然—材料学》上。 锂电池充电时，锂纤维会附着在锂电池内部的碳电极上，会导致电池短路、过热着火，甚至爆炸。研究人员可利用该方法扫描分析锂电池内部的化学成分，消除隐患。。 核磁共振成像技术属于非侵入性技术，可以提供电池内部的微观结构，可视化电极表面上的微小变化。电解质和电极表面都可以使用这种可视化技术，提供了全面了解电池性能的变化进程。研究人员将进一步研究高清晰成像、成像时间更短的技术和方法，最终使电池更轻、更安全、更灵活。 该方法还可用于研究材料表面的不规则行为和裂缝，还可评估其他电化学设备，如燃料电池。该研究得到了美国能源部和美国国家科学基金会的资助。 7 Li MRI of Li batteries reveals location of microstructural lithium There is an ever-increasing need for advanced batteries for portable electronics, to power electric vehicles and to facilitate the distribution and storage of energy derived from renewable energy sources The increasing demands on batteries and other electrochemical devices have spurred research into the development of new electrode materials that could lead to better performance and lower cost (increased capacity, stability and cycle life, and safety). These developments have, in turn, given rise to a vigorous search for the development of robust and reliable diagnostic tools to monitor and analyse battery performance, where possible,in situ. Yet, a proven, convenient and non-invasive technology, with an ability to image in three dimensions the chemical changes that occur inside a full battery as it cycles, has yet to emerge. Here we demonstrate techniques based on magnetic resonance imaging, which enable a completely non-invasive visualization and characterization of the changes that occur on battery electrodes and in the electrolyte. The current application focuses on lithium-metal batteries and the observation of electrode microstructure build-up as a result of charging. The methods developed here will be highly valuable in the quest for enhanced battery performance and in the evaluation of other electrochemical devices. http://www.nature.com/nmat/journal/v11/n4/full/nmat3246.html#affil-auth

6944 次阅读|7 个评论

电动车电池成本未来有望大降

热度 5 gyp7047121 2012-4-11 17:16

据美国麻省理工的网站撰文报道，美国加州的一家名为Better Place的公司将于今年8月在以色列修建电动汽车电交换站。 事实上，此次推出的电池交换站是为该公司即将销售的电动汽车做配套服务。Better Place公司表示，在以色列，汽油昂贵，天然气动力汽车的税收又很高，因此电动汽车 电源适配器厂家 大有市场。另外，以色列的领土面积也决定了不需要修建过多的交换站，从而相对降低了成本。 据了解，Better Place公司即将出售的是一款新型电动轿车，一次充电大约可以行驶161公里，足以应付大部分日常需要。该公司为这款车的认购提供类似手机话费的“使用套餐”，其中包括租用一块电池和充电的费用。据Better Place公司统计数据，在以色列，以3年期、每年行驶2.5万公里计算，使用电动汽车加上该公司的行驶套餐，费用大约为4.6万美元，相比购买燃气汽车，这个价格总计节省了35％左右的费用。 9V充电电池 据悉，目前在以色列电动汽车很受欢迎。Better Place公司石油依赖性政策负责人迈克尔·葛兰诺夫透露，公司目前已有2万名个人客户登记准备购买电动汽车，同时还有7万份暂定订单来自团购客户。“这接近以色列汽车市场的一半。”他说。 该公司计划今年年底前，在以色列建设40个电池交换站；预计到明年第一季度，这一数字有望达到55个。该公司表示，这将足以让以色列的人们可以在全国各地顺畅驾驶电动汽车。 以色列是Better Place公司修建交换站的第二个国家。此前，该公司曾在丹麦修建了旗下的第一个交换站。另外，该公司还计划今年年底开始在澳大利亚建立交换站网络，覆盖城市包括堪培拉、悉尼、墨尔本和布里斯班。 镍氢电池组 据葛兰诺夫介绍，公司原本打算建立一个广泛的公共充电站网络，司机几乎在任何地方都可以随时充电。不过，经过几个月的测试，公司发现，无处不在的充电是没必要的。如果人们在家里和工作单位都有充电站，而且在长时间停车的地方可以找到充电站，比如球场，那就足以满足大部分行驶需求。 5号碳性电池 另外，为了确保交换站的电池充足，该公司还开发出一种系统，可以在1小时以内为电池充满电。不过，公司承认，快速充电会导致电池过热，从而有可能造成损坏，因此交换站必须使电池保持冷藏状态。同时，该公司目前还在与建设交换站的当地公用事业机构一起，解决大量汽车或电池夜间充电对电网造成冲击的问题。 不过，也有人对换电方式提出质疑。电池总咨询公司创始人梅纳海姆·安德门就表示，交换站会造成电池磨损；另外，在经济上换电池也并非宣传的那样具有吸引力，例如，要考虑到的不仅是车辆中电池本身的成本，而且 锂电池厂家 也应包括电池存放在交换站带来的成本。

683 次阅读|5 个评论

学术报告——燃料电池与电催化

gyx2650 2012-4-10 17:57

贵金属纳米晶体表 / 界面结构的化学调控和催化应用 直接甲醇燃料电池阴离子交换膜的制备及性能研究 贵金属电催化剂可控制备及非铂催化剂 报告日期： 2012-4-7 报告人： 郑南峰 教授、张秋根 副 教授 、 周志有 副教授 在这个研讨会中，以燃料电池为中心，郑南峰教授重点在贵金属纳米晶的制备，以 Pt 为主的调控制备，其中的 Pt/C 中空碳化结构和 Pt 纳米线有电化学催化方面的潜在应用。同时，他也提出单纯调控制备漂亮的纳米材料并不够，只有再为其找到合适的应用才足以发较高档次的论文。张秋根副教授重点在膜的制备，他报告了直接甲醇燃料电池（ DMFC ）中高分子电解质膜的制备，以阴离子交换膜为研究目标，引入季铵基团，以 PEM 代替 AEM 。他们首先从商业类高分子膜进行改性，包括改性 Q-PVA/Q-CS 共混膜，可降低甲醇的渗透性，但同时也降低了膜的热稳定性；改性酚酞型（ Q-PEK ）和（ Q-SEBS ），其阻醇性能良好，电导率可达 5*10 -3 ；改性 Si-PVA/BPEI 共混膜，电导率可达 10 -2 级，甲醇的渗透率到 10 -7 级；改性（ Q-PECH ） /PTFE 复合膜，电导率可达 10 -2 级，甲醇的渗透率到 10 -6 级，性能达到国际水平。但这些都只是在商业膜的基础上进行改性，因此，他们课题组自行开发出了聚砜类阴离子交换膜的制备工艺，采用自交联的手段，膜的性能大提高，电导率可达 10 -2 级，甲醇的渗透率到 10 -9 级。张副教授进一步提出了接下来的研究思路，一方面是将膜与电极进行一体化制备，得到导电性多孔膜；另一方面是进行分子动力学的研究，从利用 MD 研究高分子 AEM 到利用 MD 设计高分子 AEM 。而周志有副教授重点在贵金属及其合金的制备及改性，也是以 Pt 为主。他们制备得到 Pt 纳米小颗粒，并进一步改性得到高指数晶面的 PtNPs 。另外，他们也对 Pt 合金，例如 Bi/Pt 、 Ru/Pt 、 Pt/Au 等的制备及表面修饰进行了研究。他提到一般小于 3nm 的 Pt 纳米颗粒的电催化活性较为理想，但有一个缺点是稳定性很低，容易团聚，因此，他们以 Pt-NNA 的模式对 Pt 纳米颗粒进行修饰，可以制备得到网状组装体的 Pt 网。目前，纳米粒子表面功能化是一个热点，但普遍存在表面保护剂如 PVP 等的去除问题，这也会影响到其后续的应用，他们提出了二次热处理方式，以期解决类似问题。 听完研讨会之后，我就在想做科研的意义与方式。我们课题组以贵金属纳米材料的生物法制备为主，但除了在催化，如乙烯环氧化、丙二醇选择性氧化等体系的应用，基本上就是将精力全部放在了材料的制备上。我想其实制备出特定形貌的纳米材料很新颖，但更重要的是要找到其应用的去处，发挥出真正的价值。另一方面，从基础研究角度出发，制备出来以后还需要去研究纳米材料形成的内在本质，其成核生长的规律和控制因素。总之，在我看来，单纯的制备纳米材料只是表层的工作，科研的意义在于解释本质与应用。

个人分类: 讲座|2562 次阅读|0 个评论

苹果专利：更轻、更高效的氢燃料电池

热度 1 skdhf 2012-4-8 21:08

第一款专利名为 “ 并行燃料栈架构 ” ，该专利描述了苹果如何将一套 燃料电池 安放在电池燃料堆栈之中，第二款专利的名为 “ 轻量型 燃料电池 板 ” ，该专利描述了如何如何使用轻量级导电性和耐腐蚀性材料建造燃料电池。 　　这些专利解释到说燃料电池通过将 氢气 或者含氢化合物的物质转换成电流以提供电源。燃料电池包含阴极、阳极和它们之间的电解质。在燃料电池中，在催化剂的阳极氧化燃料，产生带正电的离子和电子。 　　燃料电池通常会产生 0.5 和 0.7 伏的低电压，需要多个燃料电池结合起来才能创建燃料电池堆栈但是，这些堆栈通常都有一些问题。苹果的解决方案为构建多个并联的燃料细胞并于电源总线连接，电压倍增电路增加堆栈的电压。这样，堆栈的可靠性将增加，而燃料电池的功率器件也可能具有较高的工作电压。 燃料电池的另一个问题是他们的双极板通常内置的导电性和耐腐蚀材料，如不锈钢，这些物质密度大，所以会增加燃料电池的重量。一个全部由不锈钢制成的电池堆栈，由于重量原因是不可能在便携设备上使用的。 　　为了解决这个问题，苹果建议安排在一个单极配置燃料电池的燃料堆栈，使相邻的燃料电池电极之间共享。分享这种电极可以显着降低电极的燃料堆栈，也使使用单极板，更轻，更薄。 　　在此方法中，苹果认为它可以建立一个单极的燃料电池堆，这将比一个典型的双极型燃料电池堆的便宜、更轻。即使重量和成本都有所降低，专利描述到说，堆栈可以包含比传统的双极同样大小的燃料电池堆相同或者更多的燃料电池。 　　该专利的申请时间为 2010 年 4 月，并行架构的发明人为 Steven. C. Michalske 和 Bradley L. Spare ，而轻量级燃料电池的发明人为 Vijay M. Iyer, Jean L. Lee 和 Gregory L. Tice 。

3852 次阅读|1 个评论

[转载]美科学家发明纸质锂电池 可弯曲折叠更便携

liyadong 2012-4-7 19:24

美科学家发明纸质锂电池 可弯曲折叠更便携 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2010/10/238541.shtm 一张可折叠的纸质锂电池 电池是各种便携式电子产品的重要却又恼人的部件。尤其碰到大而且重的电池，让设备的移动性更差，而较小的电池，又会导致设备性能降低或电池寿命变短。不过，现在斯坦福大学开发的新型锂离子电池或将让这一切变得更加便捷：新型的超薄可充电电池已经可以制作在一张纸上，从此变得轻型，灵活，就像普通的A4纸一样方便。 来自斯坦福大学的一位材料科学家将薄膜碳纳米管涂在另一张表层含有金属的锂化合物纳米管上。这些很薄的双层薄膜放在普通纸张的两面，纸张既是电池的支撑结构，同时也起到分离电极的作用。锂作为电极，而碳纳米管层则是电流集合管。这样以来，电池仅有300微米厚，而且节能效果比其它电池更好。这也并非一次性的电池，经过300多次循环充电测试，性能仍然令人满意。更让人兴奋的是，这种电池生产难度不高，比其他瘦身电池的方法更加容易投入商用化。 虽然目前这种电池还不太成熟，也可能并非所有移动设备的最理想配件，但它们可能在未来大有用处，如智能化包装，电子标签应用以及电子纸产品等领域。

个人分类: 最新技术|1910 次阅读|0 个评论

2012中国燃料电池和氢能报告

热度 2 skdhf 2012-4-6 08:21

概述 对中国而言，燃料电池并不再是一种新的技术了。中国大学已经对其进行了数十年的科学研究，同时中国境内也建立了许多商业化燃料电池公司。 燃料电池是实现中国低碳经济体的重要机会。中国十分依赖于煤火电厂提供电力，也是世界最大的汽车制造工业基地和移动电信发展扩张最快的国家，是温室气体排放大国。为逐渐向可再生能源结构过渡，中国已经开始实行了一些项目。但项目的实施过程必须要保证电网的稳定性，燃料电池是一种很好的选择。富余电力可先制氢，然后用于燃料电池汽车，是一种推进中国低碳发展的优质方案。 为实现燃料电池商业化而进行的项目“由点向面”的正在不同地区逐渐发展长大，燃料电池示范项目主要应用于轿车、公交车或观光车等交通工具。同时，配套的氢能基础设施（固定加氢站和移动加氢站）也在发展之中。 目前，电信行业中后备电源比较热门的是使用蓄电池，但随着燃料电池成本的下降和运行时间的增加，燃料电池的使用量将不断上升。中国政府对燃料电池的经济支持力度很大，很多催化剂、膜和系统等供应链公司和众多终端公司正在引领中国成为世界燃料电池行业的主角。 中国人口总数居世界第一，目前有 13 亿，其中城市居民占 47% 。自 1993 年以来中国成为原油净进口国， 2009 年之后成为世界第二大的原油进口国。中国电力有 80% 来自煤， 19% 来自水力发电，这种结构使中国自 2007 年以来成为世界 CO2 排放第一大国。而且其他制造和家庭领域也有不少的碳排放量。中国的汽车制造量自 2008 位居世界第一，达 1800 万量。手机使用量也位于世界第一，达到 9510 万。这些因素都使中国在能源供应、人口管理和能源安全方面面临很多挑战。中国政府也开始正视这些问题，过去几年积极实施可再生能源战略，并投资开发碳捕集和储存 (CCS) 技术。但这并不是那么容易的，电力输送是中国面临的另一个难题。 中国 CO2 排放量来源示意图 中国原油净出口 / 进口示意图 中国燃料电池历史 中国的燃料电池研究始于 1958 年，原电子工业部天津电源研究所最早开展了 MCFC 的研究。 70 年代在航天事业的推动下，中国燃料电池的研究曾呈现出第一次高潮。其间中国科学院大连化学物理研究所研制成功的两种类型的碱性石棉膜型氢氧燃料电池系统（千瓦级 AFC ）均通过了例行的航天环境模拟试验。 1990 年中国科学院长春应用化学研究所承担了中科院 PEMFC 的研究任务， 1993 年开始进行直接甲醇质子交换膜燃料电池（ DMFC ）的研究。电力工业部哈尔滨电站成套设备研究所于 1991 年研制出由 7 个单电池组成的 MCFC 原理性电池。“八五”期间，中科院大连化学物理研究所、上海硅酸盐研究所、化工冶金研究所、清华大学等国内十几个单位进行了与 SOFC 的有关研究。到 90 年代中期，由于国家科技部与中科院将燃料电池技术列入 " 九五 " 科技攻关计划的推动，中国进入了燃料电池研究的第二个高潮。 燃料电池在中国科学工作者在燃料电池基础研究和单项技术方面取得了不少进展，积累了一定经验。但是，由于多年来在燃料电池研究方面投入资金数量很少，就燃料电池技术的总体水平来看，与发达国家尚有较大差距。我国有关部门和专家对燃料电池十分重视， 1996 年和 1998 年两次在香山科学会议上对中国燃料电池技术的发展进行了专题讨论，强调了自主研究与开发燃料电池系统的重要性和必要性。近几年中国加强了在 PEMFC 方面的研究力度。 2000 年大连化学物理研究所与中科院电工研究所已完成 30kW 车用用燃料电池的全部试验工作。北京富原公司也宣布， 2001 年将提供 40kW 的中巴燃料电池，并接受订货。科技部副部长徐冠华一年前在 EVS16 届大会上宣布，中国将在 2000 年装出首台燃料电池电动车。而目前燃料电池在中国已经开始全面发展，在便携式燃料电池、固定式燃料电池和燃料电池汽车领域都有较大规模的发展和示范。 政府政策 中国燃料电池和氢能研究相关的政府资金支持主要来自 863国家高新技术研发项目和973国家基础研究项目，项目目标由科技部确定，主要目标是提高寿命和降低成本。中国发展策略以5年为一个周期，所以被称为“5年计划”。在过去的四个 “ 5年计划”中，燃料电池和氢能在不同程度上得到了政策支持：第九五期间(1996-2000)约有3000万人民币；第十五期间 (2001-2005) 的总计划投资接近1亿人民币；在十一五期间(2006-2010)有3300万人民币。十二五期间(2011-2015)的投资包括主要用于863项目的1亿人民币和973项目中另有7000万的投资，资金将被五五分，分别用于SOFC和非铂催化剂的研发，多与中国大学（如清华大学、同济大学）联合进行项目研究。 此外，2006年中国颁布可再能源法案，为生物质发电输入电网提供RMB 0.25 /kWh的津贴扶持。2010年，将津贴力度上调为RMB 0.75/kWh。 2011 年 6 月， 40 位中国科学家在北京召开氢能与燃料电池圆桌会议，会议主要是确定燃料电池技术在中国的发展状况，并建议政府在 2015 年 FCEV 商业化之前加大对燃料电池的支持力度，并在上海和北京之间建立一条氢能高速公路，但目前计划尚未达成。 中国申请的国际燃料电池专利速度相对其他国家来说比较慢，但近年来呈现出较好的增长趋势：从 10 年前的没有，到 2005 年申请 21 项但未获授权，再到 2010 年申请 14 项授权 8 项。 中国国际专利申请示意图 有很多中国公司拥有燃料电池专利：大连新源动力有限公司专利数最多，专利总数超过 200 项；江苏中靖有限公司拥有 6 项专利； Horizon 燃料电池技术公司也拥有其 MEA 专利。 示范项目 过去 6 年中进行了很多燃料电池和氢能示范项目，通常与备受瞩目的活动一起进行。项目大多是交通工具，如小型的高尔夫车、大型的燃料电池轿车和燃料电池公交车等。 燃料电池公交车项目 此项目由中国政府、联合国开发计划署与世界环境基金于 2003 年 3 月启动，第一阶段为 2006 年 6 月到 2007 年 10 月， 3 辆戴姆勒克莱斯勒燃料电池公交在北京运行。运行期间共载客 57000 人，总行驶里程 92000 公里，可用性达 90% 。第二阶段在上海，启动于 2007 年 11 月，结束于 2010 年世博会截止，主要是 6 辆上海汽车公司的燃料电池公交的示范运营，其中 3 个车辆的电堆来自巴拉德， 3 辆来自于中国国内供应商。 2008 年奥运会 此次示范项目共投入车辆 600 辆，运行里程超过 235 万公里以上，在保证安全运行的前提下，顺利完成了奥运期间承担的运行任务。参与奥运示范的新能源车主要包括：混合动力客车：一汽 10 辆、东风 15 辆，主要在围绕奥运村的公交专线上运行。混合动力轿车：一汽 5 辆、奇瑞 50 辆、长安 20 辆，主要作为奥运出租车。纯电动客车 50 辆，在媒体村和奥运村作为摆渡的大客车，运送中外媒体工作人员和运动员。东风提供的纯电动场地车 415 辆，主要在场馆内服务。北汽福田 / 清华燃料电池大客车 3 辆作为公交车使用。上海大众 / 同济的燃料电池轿车 20 辆，主要作为科技部和北京运输局的公共用车。同时，燃料电池轿车和客车都参与了奥运马拉松比赛，轿车作为先导车，大客车作为收容车。此外，中通的 5 辆纯电动客车担任交通的摆渡任务，由奥组委交通部负责。 北京燃料电池汽车 十城千辆项目 2009 年 2 月，中国政府启动十城千辆，即在 13 个试点城市中率先推出 1000 辆新能源汽车，项目的计划是到 2012 年在这些城市中拥有 60000 辆清洁能源汽车。 世博会 世博会期间总计投入示范运行的各种类型新能源汽车达到 1017 辆，是目前世界最大规模的新能源汽车商业运营的 “ 舞台 ” ，其中：纯电动汽车 321 辆，包括纯电动客车 120 辆，超级电容客车 61 辆，纯电动场馆车 140 辆；混合动力汽车 500 辆，包括混合动力客车 150 辆，混合动力轿车 350 辆；燃料电池汽车 196 辆，包括燃料电池客车 6 辆，燃料电池轿车 90 辆，燃料电池观光车 100 辆。这是继 2008 年北京奥运会后，我国新能源汽车技术和成果的又一次集中展示，是目前世界最大规模的新能源汽车商业运营。 　　据了解，为配套世博新能源汽车的示范运行，世博园区内新建了 1 座充电站，用于采用快速更换电池方式的 120 辆纯电动公交客车；在世博大道建设 1 条充电线路，在每个站点为超级电容公交客车提供快速充电；在靠近世博园区济阳路附近新建 1 座世博加氢站和 2 辆移动加氢车，为 50 辆燃料电池轿车和 6 辆燃料电池公交客车、 100 辆燃料电池观光车提供燃料加注服务。有关部门还对安亭加氢站进行了适应性改造，为另外 40 辆燃料电池轿车提供燃料加注服务。 购车补充津贴 世博之后，安亭加氢站依然继续使用，主要为 UNDP 燃料电池客车示范运行二期、上汽集团、上海捷行电动汽车有限公的燃料电池汽车加注氢气（注：中国氢能源网进行修正）。 中国燃料电池目前的机会 固定式系统 固定式电站在中国的市场潜力很大，电信电力的备用电源将越来越多使用燃料电池。中国是世界上移动通信扩张最快的国家，但同时中国没有自已的完整的国家电网系统。一些偏远的地区并入电网付出的代价过高，特别适合于使用电池作为备用电源。每年中国电信行业的电池销售额为 300 到 500 亿 RMB ，而且呈现不断增长的趋势。燃料电池公司也因此进入这个庞大的市场，与传统电池行业竞争。但问题还在价格上，电信部门希望政府能提供可观的购买津贴作为支持。 中国移动电话用户增长示意图 中国电网系统 目前政府对此领域的支持主要来自 863 项目，但大多数还处于研发阶段。自 2009 年以来，国际（ ReliO ）、国内 ( 武汉理工大学新能源有限公司 ) 公司都已经对产品进行过示范运行，结果安全可靠。攀业氢能技术有限公司也进入这一技术领域，其目标是其系统每年工作 100 小时，并拥有 10 年的使用寿命，目前公司已经有少量初级产品在示范运行。 武汉理工大学新能源有限公司燃料电池系统 上海 Everpower 技术有限公司有 6kW 的后备电源单位正在测试中，大连新源动力有限公司也正和三大运营商讨论燃料电池的部署计划。在操作时间较长（ 8h ）的情况下燃料电池后备系统如今的成本已经可与传统电池相近，但操作时间短的话成本还是很高，但传统电池污染环境的成本代价太高，政府宁愿发展燃料电池这类的清洁能源技术，大半的锂铅电池厂已经被政府关闭。 燃料电池交通工具 中国汽车的生产量以每年 10% 在增长，而最令中国政府担心就是随之而来的尾气排放问题。中国发展清洁能源汽车的需求不言而喻。燃料电池汽车（轿车和公交车）早已成为政府资金支持示范运行的重点领域，说明该领域拥有令人深信不疑的巨大应用潜力。燃料电池汽车示范运行在国内（ 2008 年奥运会， 2010 年世博会）和国际（加州 16 辆中国 FCEV 测试）都在如火如荼的进行。这些项目主要由大连新源动力股份有限公司、上海神力科技有限公司、上海大众和上汽等联合进行的。上汽计划最早于 2013 年就开始试批量生产 FCEV （ 20 到 30 辆），到 2015 年刚开始商业化生产 FCEV ，每年生产 1000 辆左右。此外，随着电动自行车在中国越来越流行，中国电动自行车的燃料电池应用潜力也不小。燃料电池相对来说更轻、行程更远，主要问题还是成本和寿命的进一步提高。 便携式燃料电池 中国有一些公司对便携式燃料电池拥有较大的兴趣。江苏中靖公司开发出 2W 的燃料电池充电器，并计划开发中国军队使用这款产品的市场。该产品使用公司的固体氢专利技术，每 12 克产品可以生产纯度为 99.999% 的氢气 121 克，能满足产品 5h 的运行需求。 新加坡 Horizon 燃料电池公司也对中国市场有兴趣，主要目标是 MiniPak 电子充电器的应用，公司已经与主要的电信供应商达成最终共识，很快将进入实施阶段。这种产品可以在家用加氢站中加氢，每个加满需要半小时，充满后可满足 iPhone 4 两次充电需求，大概一周脱离电网的电量。随着近期 2012 消费电子展上 Powertrekk 燃料电池充电器的推出，说明燃料电池电子充电器的市场就要来临了。 中靖公司 4 W 便携式燃料电池充电器 燃料和基础设施 中国主导的燃料电池技术是 PEMFC ，使用的燃料通常为氢气。 2007 年，中国第一座加氢站建成于上海安亭，由上海舜华新能源系统有限公司研发并建设的，该加氢站已于 2007 年 7 月 15 日正式开业。 安亭加氢站 上海舜华新能源系统有限公司与同济大学合作，自 2004 年以来，为满足不同用途需要，已先后开发 3 代移动加氢站： 2004 年开发的第一代移动加氢站，采用了非电驱动的氢气增压方式，填补了国内外在该领域的空白。具有机动性好、取气率高、加注能力强等特点，特别适合少量燃料电池汽车野外路试的氢燃料加注。公司为世博会建立了一座加氢站和两辆移动加氢站，世博加氢站将被移至上海嘉定汽车城，分成两座新站，可提供 700bar 和 350bar 的加氢需求。目前，中国有四座固定加氢站和五辆移动加氢车，使用的氢气主要来自工业副产氢。在上海，副产氢气足够 10000 辆 FCEV 的使用需求量。而北京的氢气来源比较广泛：管道氢气、现场天然气湿重整和电解水制氢。 转自： http://www.china-hydrogen.org/hydrogen/mix/2012-03-29/1512.html

4771 次阅读|4 个评论

最近有听说液流电池，据说充电比较快，可以换电解质，就像加油

heaszy 2012-4-3 07:51

最近有听说液流电池（ electrochemical flow cell ），据说充电比较快，可以换电解质，就像加油一样。

个人分类: 学习心得|101 次阅读|0 个评论

锂离子电池安全综述论文

热度 4 pinew 2012-3-28 22:48

Journal of Power Sources 208 (2012) 210– 224 Lithium ion battery and its safety are taken more consideration with fossil energy consuming and the reduction requirement of CO2 emission. The safety problem of lithium ion battery is mainly contributed by thermal runaway caused fire and explosion. This paper reviews the lithium ion battery hazards, thermal runaway theory, basic reactions, thermal models, simulations and experimental works firstly. The general theory is proposed and detailed reactions are summarized, which include solid electrolyte interface decomposition, negative active material and electrolyte reaction, positive active material and electrolyte reaction, electrolyte decomposition, negative active material and binder reaction, and so on. The thermal models or electrochemical–thermal models include one, two and three dimensional models, which can be simulated by finite element method and finite volume method. And then the related prevention techniques are simply summarized and discussed on the inherent safety methods and safety device methods. Some perspectives and outlooks on safety enhancement for lithium ion battery are proposed for the future development. Contents 1. Introduction . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . 211 2. Basic concept of lithium ion battery . . .. . . . . . . . . . . 211 3. Lithium ion battery fire accidents . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 4. Lithium ion battery thermal runaway mechanism .. . . . . 212 4.1. Theory analysis . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 212 4.2. Basic reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 4.3. Thermal models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 4.4. Simulation works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 4.5. Experimental works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 5. Fire prevention measures for lithium ion battery . 219 5.1. Inherent safety methods . . . . . . . . . . . . . . . . 219 5.1.1. Cathode materials . . . . . . . . . . . . . . . . 220 5.1.2. Anode materials . . . . . . . . . . . . .. . . . . 220 5.1.3. Electrolyte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 5.1.4. Flame retardant additive . . . . . . . . . 220 5.1.5. Overcharge additive . . . . . . . . . . .. . . . 220 5.2. Safety devices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 6. Summary and outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 原文链接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775312003989

4895 次阅读|5 个评论

亥姆霍兹柏林中心同时打破两项CIS薄膜太阳能电池效率记录

Helmholtz 2012-3-28 12:26

铜基薄膜太阳能电池正接受模拟阳光的检测 ©HZB 可再生能源的需求正在逐年逐日增加 - 气候变化以及核能危机促使其快速发展。在光伏市场 上， CIS （铜铟硒）薄膜太阳能模块正变得日益重要。为了引出日光产生的电流，需采取半导体插入（通常采用铜的化合物，所谓“铜基化合物”）的方式。亥姆霍兹柏林中心的（ HZB ）该研究所的“异质材料系统所”现在已收到来自独立的弗赖堡太阳能系统所（ ISE ）的检测报告，确认他们打破了两个效率记录。这项创新中最独特的地方就是由 HZB 通过自己开发的环保生产工艺 ILGAR 而增设了一个所谓的太阳能电池的“缓冲层”。该技术避开了通常会被用到的重金属镉。 对于薄膜太阳能电池模块而言，各种组件都有低成本的生产工艺 - 然而直到最近，这个缓冲层仍是是一个例外。这个部分的标准材料是有毒的硫化镉。 HZB 开发 ILGAR 流程（ Ion Layer Gas Reaction 离子层气相反应）解决了这个问题，从而确保可以用标准化的流程生产出用于薄膜太阳能电池的最高品质的半导体。现在以此工艺生产的硫化铟物或硫化锌 / 硫化铟缓冲层可以完全取代薄膜太阳能电池中有毒的镉。 ILGAR 还减免了一种被称作“化学浸泡沉积”的额外过程，这个环节即缓慢还对环境有害。 为了做出能破纪录的太阳能电池， HZB 科学家沿用了产业界规范使用的光吸收层。在这种情况下产品破了太阳能电池的两个效率水平。采用 ILGAR 硫化铟缓冲层（ In2S3 ）的 Cu （ In ， Ga ）（ S ， SE ） 2 吸收层实现了 16.1 ％的光电转效率（生产后的直接内部检测达到 16.8 ％）。是负责缓冲层研究的是 HZB 科学家约翰娜·克拉姆（ Johanna Krammer ），她掌握了有关 ILGAR 研究的所有前期结果。而在博世公司，则是加申内克（ Jasenek ）博士和何格特（ F. Hergert ）博士提供了榜样式的技术支持。 通过与采用了来自 AVANCIS 公司的吸收层的光伏电池相比，科研人员们能够自己的模块的转换效率是 16.4 ％。通过与机电工程 SINGULUS-Stangl 太阳能公司合作，人们一起开发了一套 ILGAR 在线运行的覆膜机样机。在 HZB 内部，人们可以做到以每秒 10 毫米的速度分离 In2S3 缓冲层。借助 AVANCIS 吸收层 的 30X30 平方厘米 ​​ 的太阳能电池模块实现了 13.7 ％的效率，这跟采用硫化镉缓冲层的对照模块处于相同的水平。 由克里斯蒂安 - 赫伯特·菲舍尔（ Christian-Herbert Fischer ）教授领衔的 ILGAR 团队曾因他们拥有专利保护的 ILGAR 生产工艺，作为弗劳恩霍夫协会赞助的德国高科技冠军赛的四位优胜者之一，荣获了 2011 年 6 月在美国波士顿的清洁技术大会暨博览会上特别奖。

个人分类: 2012亥姆霍兹科技新闻|3931 次阅读|0 个评论

[转载]手机“隐藏功能”是不是真的？

热度 2 wang2739 2012-3-10 00:04

满意答案： 　　 　　 　　网上有关“手机隐藏功能”的文章流传甚广，从没信号也能拨打的“救命电话”，到让电池瞬间半血复活的“隐藏电池”，再到不用可惜的“开车门”、“防盗”和“窃听”。到底这些“隐藏功能”是真是假？ 　　流言：隐形的备用电池：你的手机电量不足了，为了让它能够继续使用，按*3370#键，手机会重新启动，启动完毕后，你就会发现电量增加了50%。 　　真相： 首先声明，在我们生活的这个三次元世界里，隐形电池是不存在的。拆开一部手机，你会发现内部没有任何“隐形电池”存在的踪影，而且手机厂家也完全没有理由去设置这样一项功能。 　　 　　那么*3370#到底是个什么东西呢？如果你真的在老塞班手机上尝试过这条命令，会得到这样的提示： 　　 　　 　　 　　看到这条提示的时候，你就该恍然大悟了：*3370#是在老塞班系统中打开“全速率语音编码”功能的命令。更可恨的是，运行*3370#不但不能增加电量，反而会增加耗电量，雪上加霜。*3370#正是古老的塞班系统中切换至全速率语音编码方式的命令，相反，关闭全速率编码方式的命令是#3370#。输入*3370#并不是什么打开隐形电池的命令，而是打开“全速率语音编码”即清晰通话的指令，这条指令会增加通话时的功耗，在电量低时更不宜使用。 　　流言：开车门：如果有一天将车用遥控器落在车里而且备用的遥控又在家里的话，你会发现有个手机真方便，用手机拨通家里人的手机，将你的手机拿在离车门一英尺的地方，同时家里人拿着遥控器在他的手机旁边按响遥控器上的开锁键，这边你的车门就可以打开了。这个方法不管你把车开得离家有多远都奏效。 　　目前的汽车遥控器大都采用无线电控制的原理。按下键后，遥控器发射经过特殊调制的无线电波，当汽车内的接收器接收到该电波并解调确认配对后，就会执行相应的动作。汽车遥控器发射的电波频率大多集中在315Mhz和433Mhz附近，而无论2G还是3G手机，使用的电波频率都高于这个数值（比如GSM手机是900MHz和1800MHz），可以说两者“语言不同”。 　　手机的通话功能是将声音信号转化为电磁信号，根本没有设计可以接受遥控器波段的无线电波并把它们调制到手机波段的电磁信号发送出去的功能。即便遥控器无线电波由于手机线路设计缺陷掺杂到语音模拟信号中，也会在此后的多级滤波过程中被消灭干净，更何况以语音采样速率（8kHz）根本不可能对如此高频率的信号进行有效采样并还原。 　　有没有可能是遥控器的信号干扰到了手机发射的电波而传送到了接收的手机那里呢？这同样不可能。手机与手机之间的通信必须经过基站--有线交换网络--基站的中转，你的手机接收到的信号并不是对方手机直接发送过来的。即便遥控器对手机信号造成了干扰，在基站这第一关也会被彻底去除掉。 　　结论：谣言粉碎。 这条谣言没有任何道理，推测可能是由固定电话拨号音的机制臆想得来的。大家也不必抱有侥幸心理了，还是长长记性随身带好钥匙吧。 　　流言：暴露你的所在地：手机即使在关机状态，只要有电池，远程的程序就能激活它，暴露你的坐标。万全的办法就是将手机的电池取出，彻底断绝手机的电源。 　　真相： 这条流言的产生估计是受许多高科技动作电影的影响。窃听技术的发展历史悠久且被各国情报部门所青睐，最新的技术对大多数人来说都不可能了解到，也让这条流言难以证伪。但至少我们普通人无需担心，因为普通的手机是不具备这种功能的。 　　我们的手机关机后，虽然不是所有部件都切断了电源，但是主要的耗电大户：CODEC（音频编解码器）、无线模块及处理器的电源都由手机内的电源管理芯片所切断，不再具有发送和接受信号的能力。手机电路都是公开的资料，如果有什么特殊功能必会留下痕迹，完全不必担心其暗藏玄机。再说，对于普通人，手机厂商也没理由去设计这样的功能呀。

2353 次阅读|2 个评论

锂离子电池安全

热度 1 pinew 2012-2-27 17:54

欢迎研究锂离子电池安全的朋友一起交流。

2148 次阅读|2 个评论

[转载]东京工业大学中国籍研究员伪造实验数据

热度 1 wangshu 2012-2-27 08:57

太不应该了，太可惜 了。 ====================== http://www.jnocnews.jp/news/show.aspx?id=52734 东工大中国籍研究员伪造实验数据 作者:米灏 　来源:日本新华侨报网 　发布时间:2012/02/25 10:36:01 东京工业大学电动机动车等使用的燃料电池研究项目组日前对相关项目的数据进行了修正，并对外公布了项目组内部研究员捏造实验数据，虚报研究成果的事件。 根据东京工业大学公布的情况显示，该研究组目前正在研究一种不添加白金原料的燃料电池，35岁的中国籍研究员吴某在实验进行过程中，为了加速实验进度，并使燃料电池组实验的数据结果看上去完美，擅自违反操作规程，以不正当的配比，向实验电池组中添加了白金。 上述举动已经违反了科学实验的基本原则，而吴某甚至又在此后完成实验报告时再行修改数据。据东京工业大学学术研究管理机构介绍，由吴某参与的这项实验的研究报告已经在海外著名科学杂志上发表，而且学校方面此前还为这项研究申请了专利。事情被揭出后，吴某在接受学校学术委员会调查时表示自己确实在研究过程中“做了不该做的事情”，承认自己在研究过程中有弄虚作假的行为。 据东京工业大学方面介绍，学校成立这个项目组，在这个项目研究过程中，学校为该项目投入了8亿6000万日元的研究经费。 至于吴某的处分，东京工业大学方面决定在3月初做出。

个人分类: 化学|2483 次阅读|1 个评论

你是一只标准土鳖么？

热度 7 wangshu 2012-2-15 20:18

补注：此文只是陈述人所皆知的事实，没有他意，了解我或我的博客的人，知道我是深爱学术，非常喜欢现在的环境，游韧有余，混得不错呢。 ============ 1. 药品用得是北化或偶合的；而不是 Alfa 或 Aldrich 的。 2. 不知道什么是国际学术会议；而不是经常参加学术会议。 3. 去武汉高校或隔壁实验室交流；而不是去别的国家交流一年。 4. 描述想法时，会说到“这个材料做到了 3 ，就是 3.0 的文章，优化到 3.5 ，就是 5.0 的文章，要是拿到单晶数据，那就是 AM 了，如果不小心做到 5 的效率，那么就是 N 系列咯”；而不是这个相法很有意思，我们要需要克服多大的困难，这是一个开辟领域的想法，这个想法有工业化应用。 5. 将所有废弃药品或废液混合到一个废液瓶里；而不是分门别类的装到不同的废液瓶中以待回收。 6. 将所有的电池直接扔到垃圾桶里，从来不进行任何的垃圾分类，因为没有组织处理电池，也没有组织对处理分类的垃圾；而不是垃圾分类。 7. 毕业前是没有护照的，暑假时去其他地方逛两周就回实验室了；而不是加州逛完，去拉斯维加斯，再去欧洲的每个小国家走走。 8. 见面会问最近文章怎样么，累计因子可以毕业了么？；而不是最近如何呢？ 9. 如果手套箱坏了，或者某一易燃易易爆的药品没了得等一个月从德国或米国海运寄过来；而不是上午打电话，第二天配件就好了。 10. 如果你的 Heldoph 旋蒸的轴承小珠磨损了，客服说我们只能换全部动力系统，需要 1 万元，不给换轴承的；而不是上午打电话，下午就要各类供货商问你，你要 heidoph 还是 IKA ，或是 muchi? 11. 如果你想到一个极端的测试，比如说变温微量粉末 XRD ，发现大陆的实验室都没有这个附件，因为不在政府采购里的；而不是说你可以定制任意配件。

3360 次阅读|8 个评论

丢失的能量哪里去了？

热度 5 yhliu971225 2011-12-15 23:23

这是以前写的一篇博文，今天再贴出来，看能不能找到答案。 考虑单结硅太阳能电池效率问题时，首先要考虑的是能量小于带隙的光子不被吸收而产生能量损失，然后要考虑当光子能量比带隙大而多出来的能量转变为载流子的热能而损失掉，这二部分损失占了太阳光谱能量的56%,也就是说考虑以上二部分损失，硅电池的效率是44%，61年，SHockley和Queisser根据细致平衡原理给出硅太阳能电池的极限效率是29%，这是大家目前都接受的值。但是由44%到29%中间有15%的能量去了哪里，shockley等并没有给出答案。 这部分能量没有人提起过，否则就会提出相应的结构来提高电池效率，但从目前已提出的各类结构电池，没有与这部分能量相对应的。

3025 次阅读|11 个评论

太阳的远近和地球的冬夏

liwei999 2011-12-15 18:22

寻知音的说法：太阳的远近和地球的冬夏。 作者: mirror (*) 日期: 12/14/2011 18:01:04 有网友的三年级的孩子 ，论到此问题。其父问：要在南半球的话，季节相反，如何是好？孩子逐明白道理。 有人说，这是阳光照射的角度问题。这个说法不错，但还是差了一点儿。是所谓的“焦点”不准。什么叫做“焦点”准了？看早年的照片，焦点、曝光量都不好。有同学讲：那叫 留影 ，还不能叫 照相 。好一个“ 留影 ”的说法，这个说法是在“焦点”上了。因此“照射的角度问题”不准，能量面密度低了（双重的：大气吸收和角度倾斜）才是在“焦点”上。 还有唱歌音不全的，也是不在“焦点”上的表现。唱的人往往是不知道听的人的“痛苦”。网上人的见识又何尝不是如此呢？当然了，上网讲究的就是个参与，也就不在乎什么五音全不全了。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 说到太阳光的角度，太阳能电池的安装角度、场地都是个问题。 作者: mirror (*) 日期: 12/14/2011 19:49:57 比如说沙漠里安装电池的排列。都说沙漠里没有雨，也就没有云，阳光充足一定会有好结果。镜某也多次听到过这个说法。在没有了 解过现场之前，镜某也没有怀疑过这个说法。但是到了现场，故事就不一样了。沙漠里虽然没有雨，但是有风、有灰。灰尘落在电池表面，一样是个头疼的事情，恐怕比有云、有雨的情形还要头疼。 太阳能电池的安装角度也是个问题。单纯地说，与光线垂直效果最好。因此有人提议要追踪。显然，这样做会增加成本。如果固定的，在某个地区朝什么方位好呢？从光的积分量上可以得到一个结果。但实际上问题并不是如此单纯。光通量高，必然也带来了电池的温升。温升又会降低光电池的效率。结果就是最佳角度的说法也不大靠谱，连卫星天线的方向性都不如。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 这个问题上有争议。也许就是要有两类，也许今天只是个过渡期。 作者: mirror (*) 日期: 12/14/2011 20:39:57 不到十年，镜某知道的某试验场的电池已经坏了30%。如何能做好品质评估？这是个很困难的事情。就如同 预料一个婴儿将来是否有出息一样。从某种意义上说，家用的电器，比如冰箱、洗衣机，是经受过考验的。但那都是在室内。室外就又不一样了。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 想想夏天的路面就知道了。聚焦的想法基本没戏，大规模的时候。 作者: mirror (*) 日期: 12/14/2011 20:52:35 野外晾晒十年而不劣化的东西还真不多。洋人的油毡瓦的寿命也就是不到20年吧？ 半导体电池不坏，但是表面的玻璃、金属的电 极也许会出问题。包括在房顶上安装给房子结构上、防水上带来的副作用，应该说是个未知数。出了问题就打补丁吧，历来如此，这次也不会逃脱的。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。 ◊ 只好说您的谱和别人的不大一样。非要对比的话，只好互相说对方不靠谱了。 ♦ 大气吸收也是个“事”儿，能弄懂这个，北清也就算没有白上了 ◊ 吸收还有个“光谱”的问题。隔着玻璃窗不用抹防晒霜。这个与全球变暖是“共轭”的道理。 没听说过ｄｕａｌｉｔｙ的，就不必往下看了。 - 吴礼 ♦ duality也只是一半，学过量子电动力学的，对G某的“忽悠”或许能看出门道 ◊ 只是“电动”的，“档次”还低了些。知道有个“色动”，才算有了入场券呢。 -吴礼 ♦ 最终还是“心动”+行动才好。“色动”难免是色大胆小。 - mirror 12/14 20:31 (234559) ◊ 都说输出价值观的人最牛，其实立某以为输出“立言”模式的人才真牛叉 (42 字) - 立委 12/15 04:14 (234582) 到了连自己的竞争者也不得不模仿的时候，那就不仅 仅是牛的档次了。 天下归一，不过如此罢。能用“镜语”，智商都是超越的，光有语言学不行。看不懂上述对话的，算是白读了立某的博客了。

个人分类: 镜子大全|3238 次阅读|0 个评论

米拉围脖：回答： 为什么电池技术没有按摩尔定律增长

热度 3 liwei999 2011-12-2 13:30

只能改用燃料电池，续燃料。周期表中，锂是到头了。 作者: mirror (*) 日期: 12/01/2011 18:19:48 Li元素材料的密度、原子电位和一个原子可以提供的电荷数的 乘积，决定了电池能量在物理上的极限。这里面没有什么摩尔定律可言。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

个人分类: 镜子大全|2714 次阅读|3 个评论

神奇硫酸铁钒锂离子电池，是真是假？

热度 1 jiangdm 2011-11-18 11:47

MIT科技评论“2016十大突破性技术”出炉 现在看只有两三项靠谱，但也非突破性 It is serious science, all things need to face up to time. 云适配获千万美金B轮融资，将开发移动端企业安全浏览器，- 就是 后来的“红芯浏览器”,牛皮吹大了！ 襄樊市委副书记、市政协主席万桃元向记者介绍，襄樊高新青山电动车公司公司董事长曹青山经过20 多年的研究，在纯电动汽车电池和动力总成（电池、电机、电控）方面上取得了重大突破。其三项核心技术为磷酸铁钒锂离子电池、双定子磁悬复合转子直流电机、控制和能量回收系统。公司改装的电动车取得了三个五的好成绩：汽车可行驶里程50万公里，单次充电续驶里程500公里，经济时速下吨百公里能耗 5 度。技术位居世界领先水平。 现在湖北省委、省政府和襄樊市委、市政府对高新青山电动车事业予以高度重视及大力支持。首期扶持3000万项目启动资金。 今天看CCTV 10 魔力发明秀介绍 磷酸铁钒锂离子电池，很吃惊！节目中有一位北京理工大学教授简单点评：在国内整体水平此发明是不错的。却没有细说，在国际上相比又如何呢？实用性呢？如成本呢。总感觉他话中有话？ 网上有人说他是骗子 “若真是可行，比亚迪的工程师可以集体bye-bye!” 要知道AIP潜艇蓄电池是当前常规潜艇的研究难点，西门子采用燃料电池，瑞典采用Striling 斯特林发动机。不解？硫酸铁钒锂离子电池真有如何神奇么？还是另一个水变油的传奇呢？请高手指点！

个人分类: 杂论|6129 次阅读|1 个评论

[转载]电机 螺旋桨 电池之间的关系（普及版）

沈海军 2011-11-17 15:49

电机KV值：电机的转速（空载）=KV值X电压；例如KV1000的电机在10V电压下它的转速（空载）就是10000转/分钟。 电机的KV值越高，提供出来的扭力就越小。所以，KV值的大小就与浆有着密切的关系，以下就这点提供一下配浆经验： 1060浆，10代表长的直径是10寸，60表示浆角（螺距). 前两位数表示直径，后两位表示螺距。 电池的放电能力，最大持续电流是：容量X放电C数 例如:1500MA,10C, 则最大的持续电流就是=1.5X10=15安 如果该电池长时间超过15安或以上电流工作，那么电池的寿命会变短、还有电池的充满电压单片4.15-4.20合适，用后的最低电压为单片3.7以上（切记不要过放），长期不用的保存电压最好为3.9。 一般电机与浆是这样配的： 3S电池下；KV900-1000的电机配1060或1047浆，9寸浆也可 KV1200-1400配9050（9寸浆）至8*6浆 KV1600-1800左右的7寸至6寸浆 KV2200-2800左右的5寸浆 KV3000-3500左右的4530浆 2S电池下；KV1300-1500左右用9050浆 KV1800左右用7060浆 KV2500-3000左右用5X3浆 KV3200-4000左右用4530浆 锂电1块3.7V充满是4.2V 2S就是2块锂电串联 7.4V 3S就是3块锂电串联 11.1V 浆的大小与电流关系：因为浆相对越大在产生推力的效率就越高 例如：同用3S电池，电流同样是10安（假设） 用KV1000配1060浆 与 KV3000配4530浆它们分别产生的推力前者是后者的两倍。 机型与电机、浆的关系： 一般来说：浆越大对飞机所产生的反扭力越大，所以浆的大小与机的翼展大小有着一定关系，但浆与电机也有着上面所讲的关系。 例如用1060浆，机的翼展就得要在80CM以上为合适，不然的话机就容易造成反扭；又如用8*6的浆翼展就得在60以上。 再比如：用4530浆做翼展1米以上机行否？ 是可以， 但飞机飞起来会很耗电，因为翼展大飞行的阻力大，而4530浆产生的推力相对情况下小（上面浆的大小与电流关系有讲到）。 所以模友在选择玩什么机型的时候就要注意这4者的关系，尤其是新手选择机型，一定要看这机型翼展大小选择配电机、浆、电池，特别要注意的是，不能用大浆配高KV的电机，否则烧电机还影响了电池，有可能连电调也烧掉。 简单说，就是根据飞机要求的速度和拉力选择所需功率的电机，并使其工作于效率尽可能高的状态，再根据飞行速度和电机转速选择螺旋桨，使它也工作于最高效率处。 有两点要注意： 1 螺旋桨的拉力是为了使飞机达到必要的速度来产生必要的升力（否则就会失速），所以脱离速度只讲拉力没有意义。 2 螺旋桨将电机的旋转功率转换为空气的动量。动量相同时，低速大流量比高速小流量的转换效率高，即低速大直径桨效率高。 大致步骤是：根据飞机的翼载荷求出飞行速度，根据升阻比、重量和飞行状态（爬升、机动.....）求出拉力，算出所需功率：功率N=速度V×拉力F； 选择所需功率的电机，根据电机特性曲线决定工作点。电机效率最高和输出最大的工作点不一样，通常效率最高时功率比较小，而功率最大时效率较低，所以要兼顾。 由所需拉力、飞行速度和电机在所选工作点的转速，求出所需桨的相对进距（前进比）λ：λ=V/nD。n：转速。这是表征螺旋桨工作状态的关键数据，也叫状态特性。 螺旋桨的相对螺距h：h=H/D。H：螺距；D：直径。这是螺旋桨的几何特性，也是它的规格。例如1080桨，D=10，H=8，h=0.8。 λ和h是选择螺旋桨的依据。λ-h=0.2时，螺旋桨工作在效率最大处。 螺距相同但直径不同的桨在同一电机上转速不同，选择所需转速符合要求的。桨的转速通常不会刚好合适，可以在一定范围内调整电机工作点来适应，也可选转速稍低（直径稍大）的，慢慢截去桨尖使转速提高直至符合要求。 用减速器可以扩大可选转速的范围，配合直径较大的桨来提高效率。 一些关键数据，如飞机升阻比往往只能靠估计，厂家也未必提供电机特性曲线，所以即使有公式也不一定能解决问题，一般还是靠经验和试验。不过要是肯下点功夫计算一下升阻比、动手实测一下电机，必定对模型理论的了解会大有提高，就不是这里说得清的了。

个人分类: 航空知识|4964 次阅读|0 个评论

噢，无线鼠标是要用电池的……

热度 2 pingcn 2011-11-10 19:09

买了个无线鼠标。 因为是大品牌，想着品质有保障，所以，只看了看摆着的样品的样子，选了一个，没试用，直接拿回来了。 插上，有发现新硬件的提示，但鼠标怎么晃都没反应！ 放到桌面、鼠标垫上，一律没反应；开关放到on，off上一律没反应…… 于是把说明书拿出来看，发现，那个……有一个地方指示的是“电池盖释放按钮” 心想，啊，莫非，难道，是不是……里面还需要装电池？ 想想也是，鼠标又不是永动机，它怎么可能不耗能？那既然是无线，又没有靠“太阳能”驱动，只能是装电池了呗。 可是，新买的鼠标上都不带电池么？里面的电池是什么样的哩？ 那个电池盖释放按钮，怎么都弄不开…… 只好明天再去找人家了，哎，觉得自己脑子缺根弦儿似的 PS：刚刚去google了一下，终于找到了答案： 这个无线鼠标的与桌面接触的后下方有一个4方形的塑料块， 按下，鼠标上方那个印有罗技标志的盖子就会弹出，可以拿下来，就看到电池了，一节，可以换电池。 搜索的意外收获—— 1.据说这个鼠标很费电 哎，当时回来时候，把电池都送人了，家里一节儿电池都木有了…… 2.网上才卖50多，我老人家买的100 哎~~~真坑姐啊~~~~ 方才在某著名网上商城搜了一下，这一款卖82，嗯，心里终于平衡了一点点^_^ PPS: 听说明天是神棍节（光棍节的super版）。 一哥们儿选择明天结婚！ 本来想去办新身份证哩，可是又觉得，这日子貌似有点不吉利~ 微博上流传一句话—— 明天这日子，单着老丢人了，不如找个Gay，充一下门面吧…… 哎，那个谁，我想到你了……O(∩_∩)O~

50 次阅读|2 个评论

电池研究前沿

热度 2 niwei1020 2011-9-27 19:16

1 石墨烯锂电池 1.1 新型电池充电仅需一分钟 （来源：科技日报 何屹； 10.1021/nl2018492 ） 2 凝胶电池 英国开发出安全廉价新型锂电 池（ 英国利兹大学 Polymer gel batteries）

个人分类: 能源与动力|2438 次阅读|3 个评论

金属燃料电池

zqmcsu 2011-9-22 10:13

自主知识产权的铝-空气燃料电池、镁-空气燃料电池的相关技术，寻求产业化合作投资！联系方式： qzm1220@sohu.com

2216 次阅读|0 个评论

在美国捡垃圾

热度 9 xuyingxiao 2011-9-3 05:09

捡垃圾是有传统的。小孩似乎都比较喜欢捡东西，许仙同志小时候喜欢到学校捡粉笔头，我则喜欢捡半截铅笔，尤其喜欢那种头上带橡皮的，尽管有的已经磨平了，但把那黄灿灿的壳剥开，里面还有不少剩余。由于小学操场河边的垃圾堆中特别容易捡到，于是我经常去那里转悠。 中学的学校在西面的垃圾场上盖了几户面朝东的房子，我们家符合条件终于搬了过去，我在那里度过了丰富的初中生活。我家房子左手是一排朝南的房子，一 直连到学校的食堂。这一排房子后面和西面都是垃圾堆，那里成了我寻宝的宝地。年纪大一些，志趣也高雅了一些，主要搜集各种漂亮的烟盒，把上面的图案剪下 来。印象最深的是大前门，非常漂亮的城楼。也搜集火柴盒，后来才知道那叫集火花。不过我能找到的大部分是直接印在盒子上的线条画，粗粗的绿色线条、盒子很 粗糙。偶尔找到那种像邮票一般精美的、印在纸上然后贴在盒子上的火花，就会非常兴奋。那时还在垃圾堆里捡废旧电池，将电池屁股上戳个洞灌点盐水继续使用。 不能用的电池就砸开取出碳棒写字、或者做电解水的实验。 人长大了，知道垃圾脏了，捡垃圾的劲头就逐渐丢失了。一直到出了国。 出国后捡垃圾一方面是为了节约。俺出国时没赶上好时候，正是留学基金委多年一直想提到资助额度却又一直没有提高的末期，资助额低于当地的最低生活要 求。不过这低于一个人最低生活要求的美金愣是养活了俺一家三口——这点也可以看出老美的穷人真是比国内的穷人幸福啊。不管如何，这种情况下还是一切本着勤 俭节约的原则，能省就省。 另一方面的原因就是当初抱定决心不准备在美国常住，这样买家具就成了鸡肋，能用二手的就尽量用二手的吧。 再一方面也是因为美国的垃圾很多也确实不是垃圾。在上外培训时，老师说美国的路边会有人把不要的家具扔在马路上，你看到了就可以捡回家。我们听了觉 得不可思议，出了国才发现美国的房子和我们不一样，扔在马路上其实只是扔在自己家门口较远的草坪上。大家的潜规则就是扔了这么远就是不要了，随便你拿去。 有的还在上面贴个“免费”的字样。 带女儿捡的所谓垃圾，其实是路边看到树叶、树枝、石子、纸片、虫子、花花草草、橡皮筋、链条等。刚来美国时女儿不肯出去活动，就对她说出去捡玩具，于是就兴高采烈地跟着我走了。把它们当作玩具，既锻炼女儿身体，又让她有买玩具般的开心。 垃圾桶里的垃圾也捡了不少，这个可以算是真正的捡垃圾。但历史是螺旋式发展的，出国的捡垃圾已经不同于小时候的捡垃圾了，有非常精美昂贵的名牌玩 具、有还比较新的各种家具。一种情形是，老美租房子住的很多，由于没有户籍限制，搬家又比较频繁，而老美的习惯是租房子时房子里什么家具都不带，自己重新 来过。所以搬家时房间里的家具如果搬走太麻烦的话就大量地扔掉。另一种情形是很多家庭东西更新快，又怕麻烦没有去捐出去，于是非常好的东西就直接扔掉了。 所谓的垃圾箱，就是一个桶而已，也不脏。从人家家里直接拿过来和从桶里拿过来有什么高低贵贱的区别？所以这些家具和玩具成了一些学生和低收入的老美的目标。 其实坐拥千万资产的家庭也会买二手货，甚至也会到垃圾桶捡别人刚扔的东西。这样多绿色环保和减少碳排放啊。 刚捡了个平面电视机，比我家原来人家送的电视机好多了。可惜电线被剪掉了，得自己修一下。这是俺第一次拆电视机，比拆电脑容易多了。只是以前知道电 视机即使电源拔掉里面也有高压电，所以等电视机闲置了一天才开拆。修好后把我们老的电视机扔垃圾桶了，结果晚上去查看一下，电视机没人要，但遥控器被人捡 走了，电源线也是一样被齐根剪了——竟然有人只要电线不要电视机。

个人分类: 生活|5797 次阅读|23 个评论

MIT的研究人员发现了一种增加电池储能的方法

毛宁波 2011-7-26 07:55

MIT researchers have found a way to improve the energy density of a type of battery known as lithium-air (or lithium-oxygen) batteries, producing a device that could potentially pack several times more energy per pound than the lithium-ion batteries that now dominate the market for rechargeable devices in everything from cellphones to cars. The work is a continuation of a project that last year demonstrated improved efficiency in lithium-air batteries through the use of noble-metal-based catalysts. In principle, lithium-air batteries have the potential to pack even more punch for a given weight than lithium-ion batteries because they replace one of the heavy solid electrodes with a porous carbon electrode that stores energy by capturing oxygen from air flowing through the system, combining it with lithium ions to form lithium oxides. The new work takes this advantage one step further, creating carbon-fiber-based electrodes that are substantially more porous than other carbon electrodes, and can therefore more efficiently store the solid oxidized lithium that fills the pores as the battery discharges. "We grow vertically aligned arrays of carbon nanofibers using a chemical vapor deposition process. These carpet-like arrays provide a highly conductive, low-density scaffold for energy storage," explains Robert Mitchell, a graduate student in MIT's Department of Materials Science and Engineering (DMSE) and co-author of a paper describing the new findings in the journal Energy and Environmental Science . During discharge, lithium-peroxide particles grow on the carbon fibers, adds co-author Betar Gallant, a graduate student in MIT's Department of Mechanical Engineering. In designing an ideal electrode material, she says, it's important to "minimize the amount of carbon, which adds unwanted weight to the battery, and maximize the space available for lithium peroxide," the active compound that forms during the discharging of lithium-air batteries. "We were able to create a novel carpet-like material — composed of more than 90 percent void space — that can be filled by the reactive material during battery operation," says Yang Shao-Horn, the Gail E. Kendall Professor of Mechanical Engineering and Materials Science and Engineering and senior author of the paper. The other senior author of the paper is Carl Thompson, the Stavros Salapatas Professor of Materials Science and Engineering and interim head of DMSE. In earlier lithium-air battery research that Shao-Horn and her students reported last year, they demonstrated that carbon particles could be used to make efficient electrodes for lithium-air batteries. In that work, the carbon structures were more complex but only had about 70 percent void space. The gravimetric energy stored by these electrodes — the amount of power they can store for a given weight — "is among the highest values reported to date, which shows that tuning the carbon structure is a promising route for increasing the energy density of lithium-air batteries," Gallant says. The result is an electrode that can store four times as much energy for its weight as present lithium-ion battery electrodes. In the paper published last year, the team had estimated the kinds of improvement in gravimetric efficiency that might be achieved with lithium-air batteries; this new work "realizes this gravimetric gain," Shao-Horn says. Further work is still needed to translate these basic laboratory advances into a practical commercial product, she cautions. Because the electrodes take the form of orderly "carpets" of carbon fibers — unlike the randomly arranged carbon particles in other electrodes — it is relatively easy to use a scanning electron microscope to observe the behavior of the electrodes at intermediate states of charge. The researchers say this ability to observe the process, an advantage that they had not anticipated, is a critical step toward further improving battery performance. For example, it could help explain why existing systems degrade after many charge-discharge cycles. Ji-Guang Zhang, a laboratory fellow in battery technology at the Pacific Northwest National Laboratory, says this is "original and high-quality work." He adds that this research "demonstrates a very unique approach to preparing high-capacity electrodes for lithium-air batteries." http://web.mit.edu/newsoffice/2011/better-battery-storage-0725.html

个人分类: 世界能源|3859 次阅读|0 个评论

Elsevier《太阳能材料和太阳能电池》SCI发文统计与投稿指南

wanyuehua 2011-6-19 08:04

Solar Energy Materials and Solar Cells 《太阳能材料和太阳能电池》荷兰 ISSN:0927-0248 ， 1979 年创刊，全年 12 期， Elsevier Science 出版社， SCI 、 EI 收录期刊， Elsevier 出版集团（ ELSEVIER SCIENCE BV, PO BOX 211, AMSTERDAM, NETHERLANDS, 1000 AE ）出版， 1992 年 入选 Web of Science 的 Science Citation Index 和 Science Citation Index Expanded ，目前在 SCI 数据库可以检索到该期刊 1992 年的第 25 卷第 1 期到 2011 年的第 95 卷第 7 期共 4810 篇论文。 该刊 SCI 2005 年影响因子 2.002 ， 2006 年影响因子 2.321 ， 2007 年影响因子 2.002 ， 2008 年影响因子 2.788 ， 2009 年影响因子 3.858, 2009 年 5 年期影响因子 3.854 。 2009 年 JCR 能源与燃料排名第 8 位（ 71 种）、 Q1 （一区），材料科学（多学科）排名第 36 位（ 214 种）、 Q1 （一区）。 说明：影响因子的四分位区间是指将一个学科领域内所有期刊影响因子大小顺序排列后，将所有期刊分成四等份，从而形成四个区间并分别标记为 Q1 ， Q2 ， Q3 ， Q4 。 SCI 收录该刊的 4810 篇文章包括学术论文 3524 篇、会议论文 1113 篇、社论 57 篇、评论 46 篇、通讯 39 篇、更正 20 篇等。 4810 篇文章的作者涉及 101 个国家与地区，主要国家与地区分布：日本 819 篇，美国 573 篇，德国 569 篇，印度 433 篇，中国 425 篇（其中台湾地区 111 篇），韩国 261 篇，法国 221 篇，墨西哥 199 篇，澳大利亚 182 篇，西班牙 175 篇，瑞典 165 篇，意大利 163 篇，英国 130 篇，瑞士 117 篇，荷兰 102 篇，比利时 80 篇，土耳其 72 篇，丹麦 70 篇等。 4810 篇文章的作者单位涉及 2443 个研究机构，在该刊发表论文最多的研究机构为墨西哥国立自治大学（ UNIV NACL AUTONOMA MEXICO ） 119 篇、澳大利亚新南维尔士大学（ UNIV NEW S WALES ） 96 篇、美国国家可再生能源实验室（ NATL RENEWABLE ENERGY LAB ） 88 篇、德国夫琅禾费太阳能系统研究所（ FRAUNHOFER INST SOLAR ENERGY SYST ） 87 篇、瑞典乌普萨拉大学（ UPPSALA UNIV ） 75 篇、日本产业技术综合研究所（ NATL INST ADV IND SCI TECHNOL ） 74 篇、中国科学院（ CHINESE ACAD SCI ） 72 篇。 中国学者在 《太阳能材料和太阳能电池》 （ Solar Energy Materials and Solar Cells ）期刊上发表论文的单位有中国科学院（ Chinese Acad Sci ） 72 篇，浙江大学（ ZHEJIANG UNIV ） 22 篇、清华大学（ TSING HUA UNIV ） 22 篇、北京大学（ PEKING UNIV ） 16 篇，中国科学技术大学（ UNIV SCI TECHNOL CHINA ） 15 篇、上海交通大学（ SHANGHAI JIAO TONG UNIV ） 14 篇、南开大学（ NANKAI UNIV ） 12 篇等。 4810 篇文章共被引用 57,051 次 （其中 2007 年被引用 4652 次、 2008 年被引用 6279 次、 2009 年被引用 7845 次， 2010 年被引用 10149 次， 2011 年被引用 7086 次）， 平均引用 11.86 次 ，年均引用次数 2852.55 ， H 指数为 77 （有 77 篇文章每篇最少被引用 77 次以上）。 《太阳能材料和太阳能电池》 （ Solar Energy Materials and Solar Cells ）投稿指南 刊载光电、光热和光化太阳能转换的材料科学问题，以及太阳能电池的理论、技术、应用、相关经济问题的研究论文，涉及有关的固体物理学、冶金学、陶瓷学、光学和电化学等。 随着太阳能电池的研究逐渐热门，这个杂志的影响因子也是暴发户式的增长，审稿较快，见刊也很快，对文章要求也比较宽松，有适当的新意就很容易被接收。语言方面也不是苛刻。平均 3 个月的审稿周期，投稿平均命中率为 50% 。 网址： http://www.sciencedirect.com/science/journal/09270248 编委会： http://www.elsevier.com/wps/find/journaleditorialboard.cws_home/505675/editorialboard 作者指南： http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/505675/authorinstructions 在线投稿： http://ees.elsevier.com/solmat/ 该刊在 SCI 数据库被引最多的 10 篇论文： 1. 标题 : A review on highly ordered, vertically oriented TiO2 nanotube arrays: Fabrication, material properties, and solar energy applications 作者 : Mor GK, Varghese OK, Paulose M, et al. 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 90 期 : 14 页 : 2011-2075 出版年 : SEP 6 2006 被引频次 : 482 2. 标题 : Electrochromic tungsten oxide films: Review of progress 1993-1998 作者 : Granqvist CG 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 60 期 : 3 页 : 201-262 出版年 : JAN 31 2000 被引频次 : 458 3. 标题 : A brief history of the development of organic and polymeric photovoltaics 作者 : Spanggaard H, Krebs FC 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 83 期 : 2-3 页 : 125-146 出版年 : JUN 15 2004 被引频次 : 428 4. 标题 : Organic photovoltaics: technology and market 作者 : Brabec CJ 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 83 期 : 2-3 页 : 273-292 出版年 : JUN 15 2004 被引频次 : 407 5. 标题 : Low band gap polymers for organic photovoltaics 作者 : Bundgaard E, Krebs FC 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 91 期 : 11 页 : 954-985 出版年 : JUL 6 2007 被引频次 : 380 6. 标题 : Stability/degradation of polymer solar cells 作者 : Jorgensen M, Norrman K, Krebs FC 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 92 期 : 7 页 : 686-714 出版年 : JUL 2008 被引频次 : 373 7. 标题 : Intrinsic microcrystalline silicon: A new material for photovoltaics 作者 : Vetterl O, Finger F, Carius R, et al. 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 62 期 : 1-2 页 : 97-108 出版年 : APR 15 2000 被引频次 : 305 8. 标题 : Low cost photovoltaic modules based on dye sensitized nanocrystalline titanium dioxide and carbon powder 作者 : Kay A, Gratzel M 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 44 期 : 1 页 : 99-117 出版年 : OCT 30 1996 被引频次 : 297 9. 标题 : Fabrication and processing of polymer solar cells: A review of printing and coating techniques 作者 : Krebs FC 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 93 期 : 4 特刊 : Sp. Iss. SI 页 : 394-412 出版年 : APR 2009 被引频次 : 286 10. 标题 : Highly efficient photon-to-electron conversion with mercurochrome-sensitized nanoporous oxide semiconductor solar cells 作者 : Hara K, Horiguchi T, Kinoshita T, et al. 来源出版物 : SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS 卷 : 64 期 : 2 页 : 115-134 出版年 : SEP 30 2000 被引频次 : 256

个人分类: SCI应用实例|13423 次阅读|0 个评论

从机械化到电子化的潮流

热度 4 liwei999 2011-4-13 10:44

从机械化到电子化的潮流。 作者: mirror (*) 日期: 04/12/2011 20:04:21 今天看到了全电气化了的汽车 ，感受到了时代的潮流。手表、相机等等都是从机械过渡到了电子，唯有这个汽车还落在后边。主要的原因在于电池。 电池比起汽油的能量密度来，由于没有排放（不用氧气），先天就不足。不过电池可以循环使用跑两百公里几分钟换个电池也未尝不可，开个电池出租也可以繁荣。只是开车本身是个负担，还有个安全的问题。在这些个领域，也应该有个巨大的产业。能否赶上这个产业革命的潮流，就要看国人的造化了。 所谓基础研究的作用，就是能够带来这样“革命”的一个量的积累。 ---------- 就“是”论事儿，就“事儿”论是，就“事儿”论“事儿”。

个人分类: 镜子大全|2856 次阅读|4 个评论

第一批电池

lxznano 2011-3-13 19:40

出来半年多终于组装了我的第一批的电池，虽然电池的效率很低，但是这毕竟是我的第一批的器件，值得纪念，同时也希望能够尽快优化实验条件制备出高性能的电池。 经过半年的努力终于组装了第一批的电池

个人分类: 生活点滴|2606 次阅读|0 个评论

《自然》（亚洲材料）报道麦立强课题组单纳米线电化学器件进展

麦立强 2010-11-17 00:26

【按】近日科研与课题方面的事务较多，处理完几件事情后，感觉腰酸背疼，然后下意识地出去在harvard Yard里跑了一圈，感觉舒服多了。近期哈佛大学关于纳米，材料，化学，应用物理等方面的学术报告很多，挤时间听一下，感觉真的不错，这是哈佛比较有优势的地方，近期听的报告有《科学》（science）主编布鲁斯艾伯茨（Bruce Alberts）、肯尼迪政府学院关于国际竞争力和软实力的系列报告和讨论（ 哈佛大学 杰出服务教授、肯尼迪政府学院前院长、软实力理论创始人 约瑟夫奈也将做报告 ），并有幸与大数学家、哈佛大学著名教授 丘成桐 （Shing-Tung Yau）老师交谈，感觉到，大师就是不一样，对问题的看法和视角非常独特，对纳米科学与技术方面研究也有重要的借鉴作用。还有一种体会，中国一词被提及的次数和机会明显提高，而且对中国各方面的认识也趋于理智，中国确实发展的很快，美国等大国也不得不承认，但美国对科学研究，基础建设等的一丝不苟，确实也值得我们学习！现在我们访问学者和学生在有所辨别的基础上，取其精华，去其糟粕，不失为一个合理的做法！下面摘录新闻经纬的新闻报道，以供交流，欢迎您提供宝贵的意见，评论和建议，以及有机会进行合作！ 新闻经纬讯 11月15日，《自然》杂志的亚洲材料(NPG Asia Materials)网站以Energy materials: Honey I shrunk the battery为题报道了武汉理工大学麦立强教授与哈佛大学Lieber教授课题组合作完成的研究成果。该网站首次对武汉理工大学研究成果进行了报道。 　　亚洲材料网站将该成果作为研究亮点报道，阐述了构筑以单根纳米线为电极的全固态能源存储器件，为电池容量衰减机制提供了新的认识和理解，可同时用于原位检测微纳电池性能及微纳系统支撑电源。该成果发表于《纳米快报》2010年第10期（Nano Lett. 2010, 10(10)： 4272），随后被世界著名的德国网站Nanowerk和国内知名的科学网进行了Spotlight和专题报导。 　　据了解，麦立强教授课题组长期致力于纳米线电池材料与器件研究，其发表于《纳米快报》第11期的分级结构钒氧化物超长纳米线论文（Nano Lett. 2010, 10(11)：4750）被权威替代能源网站Green Car Congress在第一时间作了专题报道。（来源 武汉理工大学） 　　【小资料】《Nature》是世界最著名的科技期刊，自1869年创刊以来，始终如一地报道和评论全球科技领域里最重要的突破，其办刊宗旨是将科学发现的重要结果介绍给公众，让公众尽早知道全世界自然知识的每一分支中取得的所有进展。 　　附链接： 《自然》（亚洲材料）相关报道 　　　　　　 《纳米快报》刊登原文 http://jingwei.whut.edu.cn/news/news.aspx?id=53867 http://www.ccug.net/news/2010/11/16/33546.jhtm

个人分类: 学术快讯|6803 次阅读|3 个评论

网上刚买了笔记本兼容电池

yuliping 2010-11-5 22:18

去年买的 THINKPAD T400 2767MU7 笔记本，原装 3 芯电池不行了。新电池省着用差不多能对付 2 小时， 1 年半以后只能用 20 分钟了，于是在淘宝网上找电池。发现 6 芯电池价格从 170 到 1000 之间，自己掏钱买原装电池的纯粹傻冒，买便宜的也担心质量，就怕买到翻新的旧电池。于是将价格从小到大排序，选择信用高的商家。最后连运费花费 194 元买了上海酷洁 http://coolclaen.taobao.com 的电池，该商家有 4 颗钻石，信用度应该不错。网上通过阿里汪汪和一位汪姓客服人员聊了一下，确认的相关细节，服务态度不错。支付方式选择货到付款， 3 天到货，一切顺利。 电池设计容量 47.52 瓦时，实际容量 44.25 瓦时。经过两次充放电，将屏幕亮度设到 10 ，采用集成显卡，激活电池延时，正常 WORD 文档， QQ 软件，待机工作时间 3 个小时 40 分钟，这是很好的结果了，说明这家的质量不错。 有趣的是，这个店家网上放了一堆工厂的图片，规模应该可以，但是英语水平太臭，酷洁应该是 coolclean ，店家写成 coolclaen ，类似臭豆腐，闻着臭，吃着香，呵呵。 2010.11.5 俞立平于江北

个人分类: 生活其他|5624 次阅读|4 个评论

[转载]单纳米线电化学器件Single nanowires for nanobattery d

麦立强 2010-10-8 12:08

Single nanowires provide unique tool for nanoscale battery diagnosis ( Nanowerk Spotlight ) Traditionally, battery materials have usually been studied with bulk quantities in a complex environment with both active electrode components and many other supporting materials such as polymer binders and conductive additives. Although nanomaterials have been found to be able to improve battery performance, the complexity has made it hard to tell clearly about their advantages. Moreover, it is difficult to know whether fast capacity fading is due to the intrinsic nature of the transport property changes of active nanomaterials or an extrinsic reason from their interactions with the supporting materials, if all of them are studied together. The goal to understand the intrinsic reason of active material capacity fading has motivated a group of researchers to design single nanowire electrochemical devices as an extremely simplified model system to push the fundamental limits of the nanowire materials for energy storage applications. The result is a powerful and effective diagnostic tool for property degradation of lithium ion based energy storage devices. In the September 10, 2010 online edition of Nano Letters ( Single Nanowire Electrochemical Devices ), they report a study of vanadium oxide based cathode and silicon based anode at the single nanowire level and demonstrated that a single nanowire electrode can work as a versatile platform to study the correlation between material structure changes, transport property, and electrochemical property. In our work, the electrical transport property evolution of the single nanowire under charging/discharging test has been reported for the first time, Liqiang Mai tells Nanowerk. By designing single nanowire electrode devices, our findings show that conductivity of the nanowire electrode decreased reversibly for vanadium oxide nanowire by shallow discharge/charge or irreversibly for vanadium oxide nanowire by deep discharge/charge, or silicon nanowire during the electrochemical reaction, which limits the cycle life of the devices. Schematic diagram of a single nanowire electrode device design. A single vanadium oxide nanowire or silicon nanowire is the work electrode, and HOPG or LiCoO 2 nanofilm is the counter electrode. The electrolyte is the PEO-LiClO 4 -PC-EC polymer. (Reprinted with permission from American Chemical Society) This first all-solid-state single nanowire electrochemical device, designed by Mai, a professor at the State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing at Wuhan University of Technology (WUT), and advanced research scholar at the Lieber Research Group at Harvard University, together with Yajie Dong, a graduate student of the same Harvard group, and their collaborators from the WUT-Harvard Joint Nano Key Lab, is a unique and versatile platform for in situ probing the intrinsic mechanism for electrode capacity fading, which is one of the biggest challenges in Li ion based energy storage devices. The insight gained from our study could help understand why the capacities of lithium ion batteries fade during their life time and provide scientific basis for designing, diagnosing and optimizing high performance lithium ion based energy storage devices says Dong. Restraining the conductivity decrease of battery electrode materials is a key issue for improving the performance of lithium ion batteries. The team has reported on their work on using chemical prelithiation to improve cycling performance of nanostructured electrode materials in a previous publication ( Improved cycling stability of nanostructured electrode materials enabled by prelithiation ). The electrode device in this research was configured with one vanadium oxide nanowire with a length of 10-45 m and a diameter of 20-100 nm as cathode, and one flake of highly ordered pyrolytic graphite as anode. Dong explains that during battery charge or discharge, Li + ions move out or into the cathode materials, oxidizing or reducing it to different states. This process was usually studied ex situ after disassembling the battery. So far, only in situ XRD or NMR could provide some indirect hint on materials structure changes during the battery test. Our single nanowire battery design provides a unique advantage to study this in situ without disturbing the battery components. In addition, such a single nanowire electrochemical device could also find applications in providing the potential power needs of nanodevices in future self-powered nanosystems. Designed as a nanoscale electrical energy storage device, it could be combined with nanowire-based solar cells, nanogenerators, etc for powering nanodevices in the fields of nanoelectronics, optoelectronics or biosensing. Mai notes that the research and development of lithium ion based energy storage devices has been focused in two directions. On one hand, in the areas of electric vehicles and other large grid scale energy storage devices, these batteries are becoming bigger and bigger. On the other hand, in the areas of microelectronics or even self-powered nanosystems, they are becoming smaller and smaller. In either direction, when the size scales start to diverge from traditional batteries by orders of magnitude, the old battery design won't be efficient enough to achieve high energy, power density and long cycle life with satisfactory safety features. Novel efficient design based on deep understanding of battery behaviors, such as the intrinsic reasons of energy storage device performance degradation studied in our work, will be important for tomorrow's energy storage devices Mai concludes. By Michael Berger. Copyright 2010 Nanowerk http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=18211.php

个人分类: 新闻关注|3698 次阅读|0 个评论

这次是“偷着乐”——应李老师的太阳能电池的话题

liwei999 2010-9-8 20:20

这次是偷着乐应李老师的太阳能电池的话题。 (2862 bytes) Posted by: mirror Date: September 08, 2010 05:24AM 看到李老师的《为什么硅晶体可以用来做太阳能电池？》（ ）问题时，还真的愣了一下。 这次接受批判，既不阴阳怪气，也不居高临下地回答一哈李老师的问题。在解答之前，先发表一个感慨：乱七八糟的中医、中药混在一起居然可以成事儿！这是李老师不愿意、也不能够容忍的。同样，如此乱七八糟的物理概念掺合在一起，居然能够拼成（出）一个比较象样的问题来！这也是个奇迹了。 镜某并不是居高临下地看李老师。镜某不过是想介绍一个现象：如果因为乱七八糟而不能容忍中医中药行医的话，那么用同样理由也可以禁止李老师教物理了。镜某主张宽待中医，实际上也就是说要宽待李老师，所谓的做人要厚道。 李老师的原文不长，不妨全引用过来。 引用: 李老师问： 硅是 间接带隙半导体 ， 电子跃迁 需要声子参与才能保证 动量守恒 ，导致跃迁几率很低。所以，硅不能用来做发光二极管。砷化镓是 直接带隙 ，是做发光二极管的恰当材料。 按道理， 发光和光吸收是相反的两个过程 ，硅的发光和光吸收应该都是不容易进行的。但是，硅却可以用来做太阳能电池。这是什么道理呢？ 这个问题还真不好回答，因为诱导李老师思考这个问题的思维几乎都是错的。所谓回答问题就是纠正错误。 1）按道理， 发光和光吸收是相反的两个过程 一句里缺了3个主（体）的定语。 什么东西的、什么波段的、什么样的 发光和光吸收才是相反的两个过程呢？所谓的按道理就是要考虑到这些个情形。显然，李老师的脑子里是光的共振吸收和发光情形，在道理上属于特殊情况。 2）在理解发光二极管的机制时，李老师用了 电子跃迁 的说法，并且想到了一般人不知道的需要声子参与的事儿。这是第二的错误了。发光二极管的发光不是来自 电子跃迁 ，那是个原子系统的说明，而半导体是凝聚态，不需要作原子系统的模型。发光二极管的发光机制是电子和空孔的 结合 。电子和空孔分别来自P、N型半导体，它们在PN结处相遇、结合。相遇是因为有电压的驱动，结合是因为半导体材料是 直接带隙 ，发光是因为要能量守恒。 3）硅（却）可以用来做太阳能电池是因为有PN结构。材料的PN结合部的电位差是光电池的驱动力，PN结处光吸收产生的电子和空孔对儿再没有结合，被电势差两边的同伙给拉过去了。这就是硅用来做太阳能电池的道理了。 为什么不能禁酒？大约可以给出N个道理来说明，虽然禁酒有M多个好处。今天人们列出太阳能电池的N多个好处来，主张发展太阳能。在镜某看来，这个做法与主张禁酒是同样的。都长不了。恐怕挺不过二十年。当初德国的绿党上台，主张废除核能。若干年后的今天，有些松口了。大电站的生态不是那么好改变的，而且太阳能的补贴是从大电站的发电中获取的。 太阳能的利用的根本出路在于取暖。从低级能量到低级能量，不用非太大的力气。小康生活必然要用到热水和取暖。这部分能用太阳能也就可以了，做人不能太贪。用太阳能发电就是太贪了，当年的大跃进也是因为太贪了才搞起来的。政府不掏劳务费，老百姓白干活。这样的好事儿不可能长久。因此太阳能电池最多再有十年的折腾。 又跑题了，打住。 就是论事儿，就事儿论是，就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,66034,66034#msg-66034

个人分类: 镜子大全|4331 次阅读|8 个评论

我所在的美国实验室

imwgj 2010-8-20 10:31

我所在的美国实验室

个人分类: 科研笔记|6642 次阅读|3 个评论

选修4第四章第一节 原电池

yaoronggui 2009-12-29 17:09

桂耀荣 2009年12月29日 刚参加完学校优质课比赛，现在将我的课件及学案发布在此。 下载地址： 原电池

个人分类: 高中化学|3039 次阅读|0 个评论

汽车的油/电转型两全方案

热度 1 陈良尧 2009-12-14 08:45

汽车在拓宽人类活动的视野和空间自由度方面扮演了独一无二的角色，至今已日臻完善的汽油发动机技术是关键。 品牌汽车都拥有一颗强健的发动机心脏，集省油、长寿命和高可靠性等优点于一身，能经得起翻山越岭和寒冬酷暑等恶劣条件的严峻考验, 因此，非有长期研究积累和先进制造业基础，决计造不出一台高性能发动机。汽车业出身的部长先生深谙其中的道理，面对发展我国汽车工业的艰巨任务，设想的捷径是绕过瓶颈，跨越台阶，不再走周边国家的老路，如韩国现代那样化力气研究传统汽油发动机，而是跳到研究和发展下一代电动汽车。 汽油车只要给油就走，即使在荒无人烟的戈壁峻岭，只要多带几桶油就可放心驱车几千里而无性命之忧。 电动车给电就走，不易随处给电的载能模式是另一道坎，相对于较为成熟的电机技术而言，研制高性能电池是关键，主要不是电子和机械，而是电化学方面的困难。 毕竟受到如此巨大的电动车市场诱惑，吊足了无数科学家和工程师们的胃口，满以为是自己的春天，谁知这片春天的叶子却笃悠飘进了化学家们的园子里。储氢电池、燃料电池、铅酸电池、镍铬电池、锂电池，还有其它五花八门的各色电池，都是化学家们的研究天地，从部长碗里分走了一块又一块肥美蛋糕，而容不得邻域的馋者有半点插手的机会。 几年过去了，各种参数和性能指标试下来，给出的结论是，短期内真正能让电动汽车跑百来公里路程乃是早已在手机和计算机里被普遍应用的锂电池，不是几十或几百克重，而是几百公斤重的组合式锂电池。因此，要让大家都买得起电动汽车，很大程度将取决于锂电池的价格。然而，圈里圈外无不都已喜气洋洋，在翘首巴望着另一轮锂电池市场的繁荣到来。 国际上也有同样的情形。为摆脱对石油的依赖，在汽油车向电动车转型的过程中，美国几大汽车制造商都瞄准了锂电池，但美国不是富锂国家，而是位于南美洲的玻利维亚贫穷小国为世界提供了超过 50 ％的锂资源 （如下图所示，位于玻利维亚约 1.2 万平方公里的盐床储藏了世界上最大的锂资源， Time, Jan. 22,2009 ）。 显然，最有利可图并能使玻利维亚迅速脱贫致富的有效途径不是卖粗锂资源，而是要卖经过深度加工的锂电池产品，将产生更为丰厚的利润。依靠玻利维亚自有技术来研发高性能锂电池有很大困难，无奈中仍只能与工业国家的厂商合作开发，同时将被分吃掉一大块锂利润。 在未来一、二十年间，由于经济和技术方面的原因，我国恐难采取一步到位的更换汽油车而实现全锂电池驱动的电动车方案。如不是石油和环境等因素，久经技术积累和考验的汽油车在跑远路，省油和高可靠性等方面仍有很大优势。汽油和电混合动力驱动的技术则过于昂贵和复杂，短期内不易为我国的汽车工业界掌握。 笔者与同事设想，有无另一种途径，既保留汽油机的优点和功能，又能用电驱动？ 早期汽车都采用后轮驱动模式，即发动机被置于汽车前端，通过一根长轴将动力传至后轮驱动汽车。现在家用汽车底部已革除了那根动力传输轴，都已改为前轮驱动模式，即由发动机直接驱动前轮行驶。 因此，可考虑用电驱动后轮，同时仍保留汽油机的前轮驱动功能。如在上海及其周边地区，目前大多数上班族每天的行车里程估计都不超过 50 公里 ，甚至不超过 30 公里 。因此，短途上下班开车可用电驱动，这将显著降低电池负担，缩小其体积和重量，也便于在家或办公地附近快速充电。一旦在路上发生电故障，或需跑远路，高性能的汽油发动机可立马启动发挥作用。 如在后轮加装电机，并腾出后备箱的部分空间放电池，连带电机制动机构的改造，不破坏原有汽车功能，约添 2 － 3 万元人民币的改装费，同时省下相当部分的油钱，或许会有很多用户乐意考虑和接受这种较易于技术实现的两全方案。

个人分类: 杂文|5001 次阅读|7 个评论

教你如何运用COMSOL做电池（一） 各个模块功能的选择

COMSOLFEM 2009-10-21 21:22

COMSOL Multiphysics ，自定 义 偏微分方程 来 模 拟 任何方程可以描述的物理 现 象。 AC/DC ，模 拟 燃料 电 池中的 电传导 和 电势 等 Chemical Engineerin g 包含 质 量 传递 、 动 量 传递 、能量 传递 方程，用于解 决 流体流 动 、物 质扩 散 问题 、 电 化 学 反 应 等 MEMS ，微流体、微 结 构 以及 电 磁 问题 ，解 决 器件中的 电 磁－流－ 热 － 结 构 等多 种 耦合多物理 场 Heat Transfer ，用于解 决 燃料 电 池中的 热传导 、 对 流 传热 、 热辐 射 问题 Reaction Engineering ，用于解 决 反 应 工程、反 应热 等 问题 Structural Mechanics ，用于仿 真 电 池的 结 构 力学问题 Optimization ，设定一个目标函数，进行优化设计 CAD ，导入复杂几何模型 Material ，材料库及自定义材料属性 在后续的章节中，我们会陆续为大家讲解集中主流电池的仿真模拟。

个人分类: 电化学|12438 次阅读|1 个评论

加州笔记之三十一 微型核电池

siccashq 2009-10-11 09:34

密苏里大学出了一个简报，该校的Kwon J. W.教授在物理应用快报上报道了最新的关于微型核电池的结果，这种新型的二次电池概念在能源领域研究比较少，但是由于能量密度比一般锂电池高几个数量级，所以在某些特殊环境下应用很有希望，如纳米卫星。核电池的提法比较吓人，但并不是我们通常所想的发生核裂变的链式反应输出能量，而是利用被辐射后的高能同位素衰变时逐步释放出的能量。Kwon在这个新工作中主要贡献在于利用金属硒作为能量接受体，避免了固体半导体材料在高能辐射下因为晶格发生畸变而失效。具体的工作原理是同位素硫35释放出高能beta射线激发半导体硒中处于价带的电子，造成电荷分离，半导体硒和金属电极形成肖特基势垒促进了电子和空穴的分离，当外电路加上载荷时，电子就会经由外加载荷奔向空穴结婚，灯亮了。Kwon目前得到的能量转换效率仅有1.2%，功率在nW级。 这种利用核辐射来制备电池是不是为核废料处理提供了一种能源回收的策略？ MU Researchers Create Smaller and More Efficient Nuclear Battery Mizzou scientist develops a powerful nuclear battery that uses a liquid semiconductor Oct. 07, 2009 Story Contact(s) : Kelsey Jackson, JacksonKN@missouri.edu , (573) 882-8353 COLUMBIA, Mo. Batteries can power anything from small sensors to large systems. While scientists are finding ways to make them smaller but even more powerful, problems can arise when these batteries are much larger and heavier than the devices themselves. University of Missouri researchers are developing a nuclear energy source that is smaller, lighter and more efficient. To provide enough power, we need certain methods with high energy density, said Jae Kwon, assistant professor of electrical and computer engineering at MU. The radioisotope battery can provide power density that is six orders of magnitude higher than chemical batteries. Kwon and his research team have been working on building a small nuclear battery, currently the size and thickness of a penny, intended to power various micro/nanoelectromechanical systems (M/NEMS). Although nuclear batteries can pose concerns, Kwon said they are safe. People hear the word nuclear and think of something very dangerous, he said. However, nuclear power sources have already been safely powering a variety of devices, such as pace-makers, space satellites and underwater systems. His innovation is not only in the batterys size, but also in its semiconductor. Kwons battery uses a liquid semiconductor rather than a solid semiconductor. The critical part of using a radioactive battery is that when you harvest the energy, part of the radiation energy can damage the lattice structure of the solid semiconductor, Kwon said. By using a liquid semiconductor, we believe we can minimize that problem. Kwon has been collaborating with J. David Robertson, chemistry professor and associate director of the MU Research Reactor , and is working to build and test the battery at the facility. In the future, they hope to increase the batterys power, shrink its size and try with various other materials. Kwon said that the battery could be thinner than the thickness of human hair. Theyve also applied for a provisional patent. Kwons research has been published in the Journal of Applied Physics Letters and Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry . In addition, last June, he received an outstanding paper award for his research on nuclear batteries at the IEEE International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems in Denver (Transducers 2009). (谁找到第二篇文章和我说一声)

个人分类: 加州笔记|6278 次阅读|10 个评论

太阳能电池发展时间表

yahuang 2009-9-22 09:15

The timelineTimeline A timeline is a graphical representation of a chronological sequence of events, also referred to as a chronology. It can also mean a schedule of activities, such as a timetable.... of solar cellSolar cell A solar cell or photovoltaic cell is a device that converts sunlight directly into electricity by the photovoltaic effect. Sometimes the term solar cell is reserved for devices intended specifically to capture energy from sunlight, while the term photovoltaic cell is used when the source is unspecified.... s begins in the 1800s when it is observed that the presence of sunlight is capable of generating usable electrical energy. Solar cells have gone on to be used in many applications. They have historically been used in situations where electrical power from the grid is unavailable. The last world record achieved in solar cell efficiency appears in bold. arex Corp.(Enron/Amoco)v.Arco Solar, Inc.Ddel, 805 Fsupp 252 Fed Digest. Discussion Ask a question about 'Timeline of solar cells'Start a new discussion about 'Timeline of solar cells'Answer questions from other usersFull Discussion Forum Encyclopedia The timelineTimeline A timeline is a graphical representation of a chronological sequence of events, also referred to as a chronology. It can also mean a schedule of activities, such as a timetable.... of solar cellSolar cell A solar cell or photovoltaic cell is a device that converts sunlight directly into electricity by the photovoltaic effect. Sometimes the term solar cell is reserved for devices intended specifically to capture energy from sunlight, while the term photovoltaic cell is used when the source is unspecified.... s begins in the 1800s when it is observed that the presence of sunlight is capable of generating usable electrical energy. Solar cells have gone on to be used in many applications. They have historically been used in situations where electrical power from the grid is unavailable. The last world record achieved in solar cell efficiency appears in bold. Timeline 1800s 1839 - Alexandre Edmond BecquerelA. E. Becquerel Alexandre-Edmond Becquerel was a France physicist who studied the solar spectrum, magnetism, electricity, and optics. He is known for his work in luminescence and phosphorescence.... observes the photoelectric effectPhotoelectric effect The photoelectric effect is a phenomenon in which electrons are emitted from matter after the absorption of energy from electromagnetic wave such as x-rays or visible light.... via an electrode in a conductive solution exposed to light. 1873 - Willoughby SmithWilloughby Smith Willoughby Smith was an English electrical engineer who discovered the photoconductivity of the element selenium. This discovery led to the invention of photoelectric cells, including those used in the earliest television systems.... finds that seleniumSelenium Selenium is a chemical element with the atomic number 34, represented by the chemical symbol Se, an atomic mass of 78.96. It is a nonmetal, chemically related to sulfur and tellurium, and rarely occurs in its elemental state in nature.... is photoconductive. 1877 - W.G. Adams and R.E. Day observed the photovoltaic effect in solid seleniumSelenium Selenium is a chemical element with the atomic number 34, represented by the chemical symbol Se, an atomic mass of 78.96. It is a nonmetal, chemically related to sulfur and tellurium, and rarely occurs in its elemental state in nature.... , and published a paper on the selenium cell. 'The action of light on selenium,' in Proceedings of the Royal Society, A25, 113. 1883 - Charles FrittsCharles Fritts Charles Fritts was an American inventor credited with creating the first working solar cell in 1884.Fritts coated the semiconductor material selenium with an extremely thin layer of gold.... develops a solar cell using selenium on a thin layer of gold to form a device giving less than 1% efficiency. 1887 - Heinrich Hertz investigates ultraviolet light photoconductivity. 1887 - James Moser reports dye sensitised photoelectrochemical cell. 1888 - Edward WestonEdward Weston (chemist) Edward Weston was an English chemist noted for his achievements in electroplating and his development of the electrochemical cell, named the Weston cell, for the voltage standard.... receives patent US389124, Solar cell, and US389125, Solar cell. 1894 - Melvin Severy receives patent US527377, Solar cell, and US527379, Solar cell. 1897 - Harry Reagan receives patent US588177, Solar cell.. 1900-1929 1901 - Nikola TeslaNikola Tesla Nikola Tesla was an inventor and a mechanical engineer and electrical engineer. Tesla was born in the village of Smiljan near the town of Gospic, in Croatia .... receives the patent US685957, Apparatus for the Utilization of Radiant Energy, and US685958, Method of Utilizing of Radiant Energy. 1902 - Philipp von Lenard observes the variation in electron energy with light frequency. 1904 - Albert EinsteinAlbert Einstein Albert Einstein was a Germany-born theoretical physics. He is best known for his theory of relativity and specifically mass?energy equivalence, expressed by the equation E = mc2.... publishes a paper on the photoelectric effect. Wilhelm Hallwachs makes a semiconductor-junction solar cell (copperCopper Copper is a chemical element with the symbol Cu and atomic number 29.It is a ductile metal with very high thermal and electrical conductivity.... and copper oxideCopper oxide Copper oxide can refer to*Copper oxide , a red powder;*Copper oxide , a black powder.... ). 1913 - William CoblentzWilliam Coblentz William Weber Coblentz was an United States physicist notable for his contributions to infrared radiometry and spectroscopy.... receives US1077219, Solar cell. 1914 - Sven Ason Berglund patents methods of increasing the capacity of photosensitive cells. 1916 - Robert MillikanRobert Millikan Robert Andrews Millikan was an United States experimental physics, and Nobel Prize for Physics in physics for his measurement of the charge on the electron and for his work on the photoelectric effect.... conducts experiments and proves the photoelectric effect. 1918 - Jan CzochralskiJan Czochralski Jan Czochralski was a Poland chemistry who invented the Czochralski process, which is used to grow single crystals and is used in the production of semiconductor wafers.... , a Polish scientist, produces a method to grow single crystals of metal. Decades later, the method is adapted to produce single-crystal silicon. 1920s - Solar water-heating systems, utilizing flat collectors (or flat-plate collectors), relied upon in homes and apartment buildings in FloridaFlorida Florida is a U.S. state located in the Southeastern United States of the United States, bordering Alabama to the northwest and Georgia to the northeast.... and southern CaliforniaCalifornia California is a U.S. state on the West Coast of the United States of the United States, along the Pacific Ocean. It is bordered by Oregon to the north, Nevada to the east, Arizona to the southeast, and to the south the Mexico state of Baja California.... . 1930-1959 1932 - Audobert and Stora discover the photovoltaic effect in Cadmium selenideCadmium selenide Cadmium selenide is a solid, binary compound of cadmium and selenium. Common names for this compound are cadmium selenide, cadmium selenide, and cadmoselite .... (CdSe), a photovoltaic material still used today. 1946 - Russell OhlRussell Ohl Russell Ohl was an American engineer who is generally recognized for patenting the modern solar cell . Ohl was a notable semiconductor researcher prior to the invention of the transistor.... receives patent US2402662, Light sensitive device. 1948 - Gordon TealGordon K. Teal Gordon Kidd Teal invented a method of applying the Czochralski method to produce extremely pure germanium single crystals used in making greatly improved transistors.... and John Little adapt the Czochralski method of crystal growth to produce single-crystalline germanium and, later, silicon. 1950s - Bell LabsBell Labs Bell Laboratories is the research organization of Alcatel-Lucent and previously of the American Telephone Telegraph Company .Bell Laboratories has had its headquarters at Berkeley Heights, New Jersey, and it has research and development facilities throughout the world.... produce solar cells for space activities. 1953 - Gerald Pearson begins research into lithiumLithium Lithium is a chemical element with the symbol Li and atomic number 3. It is a soft alkali metal with a silver-white color. Under standard conditions for temperature and pressure, it is the lightest metal and the least dense solid element.... -siliconSilicon Silicon is the most common metalloid. It is a chemical element, which has the symbol Si and atomic number 14. The atomic mass is 28.0855.... photovoltaic cells. 1954 - Bell LabsBell Labs Bell Laboratories is the research organization of Alcatel-Lucent and previously of the American Telephone Telegraph Company .Bell Laboratories has had its headquarters at Berkeley Heights, New Jersey, and it has research and development facilities throughout the world.... announces the invention of the first modern silicon solar cell. Shortly afterwards, they are shown at the National Academy of Science Meeting. These cells have about 6% efficiency. The New York Times forecasts that solar cells will eventually lead to a source of limitless energy of the sun. 1955 - Western ElectricWestern Electric Western Electric Company was an United States electrical engineering company, the manufacturing arm of American Telephone Telegraph from 1881 to 1995.... licences commercial solar cell technologies. Hoffman Electronics-Semiconductor Division creates a 2% efficient commercial solar cell for $25/cell or $1,785/Watt. 1957 - ATT assignors (Gerald L. Pearson, Daryl M. Chapin, and Calvin S. Fuller) receive patent US2780765, Solar Energy Converting Apparatus. They refer to it as the solar batteryBattery (electricity) In electronics, a battery or voltaic cell is a combination of one or more electrochemical cell Galvanic cells which store chemical energy that can be converted into electric potential energy, creating electricity.... . Hoffman Electronics creates an 8% efficient solar cell. 1958 - T. Mandelkorn, U.S. Signal Corps Laboratories, creates n-on-p silicon solar cells, which are more resistant to radiation damage and are better suited for space. Hoffman Electronics creates 9% efficient solar cells. Vanguard I, the first solar powered satellite, was launched with a 0.1W, 100 cm² solar panel. 1959 - Hoffman Electronics creates a 10% efficient commercial solar cell, and introduces the use of a grid contact, reducing the cell's resistance. 1960-1979 1960 - Hoffman Electronics creates a 14% efficient solar cell. 1961 - Solar Energy in the Developing World conference is held by the United NationsUnited Nations The United Nations is an international organization whose stated aims are to facilitate cooperation in international law, international security, economic development, Social change, human rights and achieving world peace.... . 1962 - The TelstarTelstar Telstar was the first active communications satellite, and the first satellite designed to transmit telephone and high-speed data communications.... communications satellite is powered by solar cells. 1963 - Sharp CorporationSharp Corporation is a Japanese electronics manufacturer, founded in 1912.It takes its name from one of its founder's first inventions, the Ever-Sharp mechanical pencil, which was invented by Tokuji Hayakawa in 1915.... produces a viable photovoltaic module of silicon solar cells. 1964 - Farrington DanielsFarrington Daniels Farrington Daniels , an American physical chemist, is considered one of the pioneers of the modern direct use of solar energy.... ' landmark book, Direct Use of the Sun's Energy, published by Yale University PressYale University Press Yale University Press is a book publisher 1908 in literature by George Parmly Day. It became an official Academic department of Yale University 1961 in literature, but remains financially and operationally autonomous.... . 1967 - Soyuz 1Soyuz 1 Soyuz 1 was part of the Soviet Union's space program and was launched into orbit on April 23, 1967, carrying a single astronaut, Colonel Vladimir Mikhaylovich Komarov, who was killed when the spacecraft crashed during its return to Earth.... is the first manned spacecraft to be powered by solar cells 1967 - Akira FujishimaAkira Fujishima is a Japanese chemist, professor emeritus, University of Tokyo.He is known for his significant contributions in discovery and research of photocatalytic and superhydrophilic properties of titanium dioxide.... discovers the Honda-Fujishima effect which is used for hydrolysisHydrolysis Hydrolysis is a chemical reaction during which one or more water are split into hydrogen and hydroxide ions which may go on to participate in further reactions.... in the photoelectrochemical cellPhotoelectrochemical cell Photoelectrochemical cells or PECs are solar cells which generate electrical energy from light, including visible light. Each cell consists of a semiconducting photoanode and a metal cathode immersed in an electrolyte.... . 1970 - First highly effective GaAsGaas Gaas is a Communes of France in the Landes Departments of France in Aquitaine in southwestern France.... heterostructure solar cells are created by Zhores Alferov and his team in the USSR. 1971 - Salyut 1Salyut 1 Salyut 1 was the first space station of any kind, and the first Soviet space station. It was launched on April 19, 1971. Its first crew launched in Soyuz 10 but was unable to board it due to a failure in the docking mechanism; its second crew launched in Soyuz 11 and remained on board for 23 productive days.... is powered by solar cells. 1973 - SkylabSkylab Skylab was the first space station the United States launched into orbit, and the second space station ever visited by a human crew. The 100 ton space station was in Earth's orbit from 1973 to 1979, and it was visited by crews three times in 1973 and 1974.... is powered by solar cells. 1974 - Florida Solar Energy CenterFlorida Solar Energy Center The Florida Solar Energy Center is the largest and most active state-supported renewable energy and energy efficiency research, training, testing and certification institute in the United States.... begins . 1974 - J. BaldwinJ. Baldwin James Tennant Baldwin is an American industrial designer and writer. Baldwin was a student of Buckminster Fuller; Baldwin's work has been inspired by Fuller's principles and has popularized and interpreted Fuller's ideas and achievements.... , at Integrated Living Systems, co-develops the world's first building (in New Mexico) heated and otherwise powered by solar and wind powerWind power Wind power is the conversion of wind energy into a useful form, such as electricity, using wind turbines. At the end of 2008, worldwide nameplate capacity of wind-powered generators was 120.8 gigawatts.... exclusively. 1976 - David Carlson and Christopher Wronski of RCA Laboratories create first amorphous silicon PV cells, which have an efficiency of 1.1%. 1977 - The Solar Energy Research InstituteNational Renewable Energy Laboratory The National Renewable Energy Laboratory , located in Golden, Colorado, as part of the U.S. Department of Energy, is the United States' primary laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development.... is established at Golden, ColoradoGolden, Colorado The historic City of Golden is a Colorado municipalities#Home_Rule_Municipality that is the county seat of Jefferson County, Colorado, Colorado, United States.... . 1977 - President Jimmy CarterJimmy Carter James Earl Jimmy Carter, Jr. served as the List of Presidents of the United States President of the United States from 1977 to 1981 and was the recipient of the 2002 Nobel Peace Prize.... installs solar panelPhotovoltaic module In the field of photovoltaics, a photovoltaic module or photovoltaic panel is a packaged interconnected assembly of photovoltaic cells, also known as solar cells.... s on the White HouseWhite House The White House is the official residence and principal workplace of the President of the United States. Located at 1600 Pennsylvania Avenue in Washington, D.C., it was built between 1792 and 1800 of white-painted Aquia sandstone in the late Georgian architecture and has been the executive residence of every U.S.... and promotes incentives for solar energy systems. 1977 - The world production of photovoltaic cells exceeded 500 kW Late 1970s: the Energy Crisis1979 energy crisis The 1979 oil crisis in the United States occurred in the wake of the Iranian Revolution. Amid massive protests, the Shah of Iran, Mohammad Reza Pahlavi, fled his country in early 1979, allowing Ayatollah Khomeini to gain control.... ; groundswell of public interest in solar energy use: photovoltaic and active and passive solar, including in architecture and off-grid buildings and home sites. 1980-1999 1980 - The Institute of Energy Conversion at University of Delaware develops the first thin-film solar cell exceeding 10% efficiency using Cu2S/CdS technology. 1982 - Spherical solar cell was developed. 1983 - Worldwide photovoltaic production exceeds 21.3 megawatts, and sales exceed $250 million. 1984 - 30,000 SF Building-Integrated Photovoltaic Roof completed for the Intercultural Center of Georgetown University. At the time of the 20th Anniversary Journey by Horseback for Peace and Photovoltais in 2004 it was still generating an average of one MWh daily as it has for twenty years in the dense urban environment of Washington, DC. 1984 - Amoco Oil pulled factory loan to takeover of Solarex Corporation factory in Frederick, Maryland. 1985 - 20% efficient silicon cells are created by the Centre for Photovoltaic Engineering at the University of New South WalesUniversity of New South Wales The University of New South Wales, also known as UNSW or colloquially as New South, is a university situated in Kensington, New South Wales, a suburb in Sydney, New South Wales, Australia.... . 1986 - 'Solar-Voltaic DomeTM' patented by Lt. Colonel Richard T. Headrick of Irvine, CA as an efficient architectural configuration for building-integrated photovoltaics ; Hesperia, CA field array. 1988-1991 AMOCO/Enron used Solarex patents to sue ARCO Solar out of the business of a-Si, see Solarex Corp.(Enron/Amoco)v.Arco Solar, Inc.Ddel, 805 Fsupp 252 Fed Digest. ) 1989 - Reflective solar concentrators are first used with solar cells. 1990 - The Cathedral of MagdeburgCathedral of Magdeburg The Evangelical Church in Germany Cathedral of Magdeburg , officially called the Cathedral of Saints Catherine and Maurice , is one of the oldest Gothic architecture cathedrals in Germany.... installs solar cells on the roof, marking the first installation on a church in East Germany. 1991 - Efficient Photoelectrochemical cells are developed; the Dye-sensitized solar cell is invented. 1991 - PresidentPresident President is a title held by many leaders of organizations, company, trade unions, university, and country. Etymology, a president is one who Wiktionary:Preside, who sits in leadership .... George H. W. BushGeorge H. W. Bush George Herbert Walker Bush served as the List of Presidents of the United States President of the United States from 1989 to 1993. Bush held a variety of political positions prior to his presidency, including Vice President of the United States in the administration of Ronald Reagan and Director of Central Intelligence under Gerald R.... directs the U.S. Department of Energy to establish the National Renewable Energy LaboratoryNational Renewable Energy Laboratory The National Renewable Energy Laboratory , located in Golden, Colorado, as part of the U.S. Department of Energy, is the United States' primary laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development.... (transferring the existing Solar Energy Research Institute). 1992 - University of South Florida fabricates a 15.89-percent efficient thin-film cell 1993 - The National Renewable Energy LaboratoryNational Renewable Energy Laboratory The National Renewable Energy Laboratory , located in Golden, Colorado, as part of the U.S. Department of Energy, is the United States' primary laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development.... 's Solar Energy Research Facility is established. 1994 - NREL develops a GaInP/GaAs two-terminal concentrator cell (180 suns) which becomes the first solar cell to exceed 30% conversion efficiency. 1996 - The National Center for Photovoltaics is established. Graetzel, cole Polytechnique Fdrale de Lausannecole polytechnique fdrale de Lausanne The ?cole Polytechnique F?d?rale de Lausanne is one of the two Swiss Federal Institutes of Technology and is located in Lausanne, Switzerland.... , LausanneLausanne Lausanne is a city in Romandy, the French language-speaking part of Switzerland, situated on the shores of Lake Geneva , and facing ?vian-les-Bains and with the Jura mountains to its north-west.... , Switzerland achieves 11% efficient energy conversion with dye-sensitized cells that use a photoelectrochemical effect. 1998 - August and September University of New South Wales made premiere offering of on-line 'Advanced Photovoltaics Short Course' 1998 - Historic Joint Agency Rulemaking into the Role of the Utility Distribution Company in Distributed Generation before the California Public Utilities Commission 98-12-015 and 99-10-025; California Energy Commission 99-DIST-GEN(1) and 99-DIST-GEN(2); California Oversight Board 99-1-A-DG 1999 - Total worldwide installed photovoltaic power reached 1000 megawatts. 2000 2002 President George W. Bush installed a 9 kW 'building-integrated photovoltaics' panel on the roof of a grounds maintenance building at the White House for the National Parks Service. Also installed were two solar water heating systems. 2004 March California Governor Arnold Schwarzenegger proposed Solar Roofs Initiative for one million solar roofs in California by 2017. June 1 Kansas Governor Kathleen Sebelius issued a mandate for 1,000 MWp renewable electricity in Kansas by 2015 per Executive Order 04-05 2006 Polysilicon use in photovoltaicsPhotovoltaics Photovoltaics is the field of technology and research related to the application of solar cells for energy by converting sunlight directly into electricity.... exceeds all other polysilicon use for the first time. January 12 California Public Utilities Commission approved the California Solar Initiative (CSI), a comprehensive $2.8 billion program that provides incentives toward solar development over 11 years. December 5 New World Record Achieved in Solar Cell Technology - New Solar Cell Breaks the 40 Percent Efficient Sunlight-to-Electricity Barrier. 2007 Investors begin offering free installation in return for a long term Power Purchase AgreementPower Purchase Agreement A Power Purchase Agreement is a legal contract between an electricity generator and a host site owner or lessor. The host site owner or lessor purchases energy or capacity from the PPA Provider .... (PPA). April 23 Start of construction of Nellis Solar Power PlantNellis Solar Power Plant The Nellis Solar Power Plant is the largest solar photovoltaic system in North America, and is located within Nellis Air Force Base in Clark County, Nevada, Nevada, on the northeast side of Las Vegas, Nevada.... , a 15 MW PPA installation. 5 MW began operation on October 12, and the final third was completed in December. May The Vatican announced that in order to conserve Earth's resources they would be installing solar panels on some buildings, in a comprehensive energy project that will pay for itself in a few years. June 18 GoogleGoogle Google Inc. is an United States public company, earning revenue from AdWords related to its Google search, Gmail, Google Maps, Google Apps, Orkut, and YouTube services as well as selling advertising-free versions of the Google Search Appliance.... solar panel project begins operation . July 30 University of Delaware claims to achieve new world record in Solar Cell Technology without independent confirmation - 42.8% efficiency. December 18 NanosolarNanosolar Nanosolar is a developer of solar power technology. Based in San Jose, California, CA, Nanosolar has developed and commercialized a low-cost printed electronics solar cell manufacturing process.... ships the first commercial printed CIGSCopper indium gallium selenide Copper indium selenide redirects here.Copper indium gallium selenide is a I-III-VI compound semiconductor material composed of copper, indium, gallium, and selenium.... , claiming that they will eventually ship for less than $1/WattWATT WATT is a radio station broadcasting a News radio-Talk radio-Sports radio format. Licensed to Cadillac, Michigan, it first began broadcasting in 1945.... . However, the company does not publicly disclose the technical specifications or current selling price of the modules. 2008 August 13. New World Record Achieved in Solar Cell Efficiency: Scientists at the U.S. Department of Energy's National Renewable Energy LaboratoryNational Renewable Energy Laboratory The National Renewable Energy Laboratory , located in Golden, Colorado, as part of the U.S. Department of Energy, is the United States' primary laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development.... (NREL) have set a world record in solar cell efficiency with a photovoltaic device that converts 40.8 percent of the light that hits it into electricity. The inverted metamorphic triple-junction solar cellMultijunction photovoltaic cell Multijunction photovoltaic cells are a sub-class of solar cell or photovoltaic cell developed for higher efficiency. These multijunction cells consist of multiple thin films produced using molecular beam epitaxy and / or Metalorganic vapour phase epitaxy.... was designed, fabricated and independently measured at NREL. http://www.absoluteastronomy.com/topics/Timeline_of_solar_cells http://www1.eere.energy.gov/solar/solar_time_1900.html http://knol.google.com/k/william-pentland/solar-energy/1g0rrsoesmjko/2?version=113 #

个人分类: 资源|20 次阅读|0 个评论

用病毒制造电池

xbyang 2009-9-17 16:18

　　现在，人们希望各种电器越来越小，甚至有人希望开发一种可以直接贴到耳壁上的小型音乐播放机。要把这些电器造得特别微小，一个重要的前提是让提供电源的电池变小。为此，美国麻省理工学院的研究人员开始利用只有直径只有6纳米的病毒来制造电池，他们用这种病毒制造的微型电池的尺寸只有几十微米，只相当于一个细胞的大小。 　　要生产微型电池，就需要纳米电极和导线，而用金属丝来制造这些元件要求高温高压的极端环境，成本大，设备要求高。为此，负责这项研究的麻省理工学院的贝尔彻教授决定向自然界学习，希望制造一种仿生材料。她最先想到的是神经纤维，动物的神经纤维末稍就是一种天然的纳米导线，它们可以传递神经电信号。由于人造神经纤维的生产成本十分高，难度特别大，他们放弃了这一计划。 　　后来，研究人员从鲍鱼贝壳的形成过程得到了启示。他们发现鲍鱼分泌的一种蛋白质可迫使碳酸钙分子定向排列，逐渐形成鲍鱼坚硬的贝壳。贝尔彻等人提取了制造这种特殊蛋白质的鲍鱼基因，把它通过基因技术移植到病毒中。在特殊蛋白质的控制下，这些病毒可以自动地首尾相连，形成一种纳米级别的生物导线，可以用来制造电池的电极和导线。这种技术有个专门的科学术语，叫做自组装技术。 　　更为可喜的是，病毒的这种生物自组装过程不需要高温高压，也不需要特别昂贵的设备，只要培养液合适，它们在常温下就可以完成组装。在自然界的环境中，鲍鱼要形成一个完整的贝壳需要15年。而在实验室条件下，这些病毒组装一个电极只需要两星期。病毒电池的主要材料是一般电子元件所采用的材料。然而，采用病毒作为电极和导线后，电池一下子就变得很小了，而且这种电池具有透明、柔软和可折叠的优点。 　　无论是在组装过程这还是电池的使用过程中，这些连成一线的病毒都是活的。贝尔彻和她的小组用显微镜扫描了数以百万计的病毒DNA，从而为这一工作筛选出最好的候选病毒。他们最终选择的病毒是长条状的M13病毒，其直径仅6纳米，长为880纳米，它是一种非常简单而且容易被操纵的病毒。目前，他们正通过无害的微生物细胞来复制M13病毒，然后再把它们组装到高分子材料上。 　　微型病毒电池包括阴极、阳极和电解液三个部分。目前，麻省理工学院工程师现已完成了阳极和电解液的设计。研究人员用一种超薄的聚合物材料作为病毒电池的外壳，在薄膜上建立电池的接头，其直径仅有4～8微米。在电池接头的顶部，研究小组堆积固定电解液的聚合层。接下来，将病毒组装在在电池接头上，最终形成电池的阳极。比起目前微型电池用的碳纳米管电极材料来说，病毒电极的储能效果提高了2倍。一个病毒电池包括若干个电极组成的电极阵列，这样可以提高电池的输出电流。 　　研究人员表示，微型病毒电池的确可以为手机和MP3供电，但是近期内还显得有些珍贵的病毒电池将主要用于治疗疾病和制造精密仪器，比如，现在一些患者需要在体内植入一些医疗器械（起搏器、血管机器人等），这些器械就可以用病毒电池来供电。或许有人担心病毒电池破裂了怎么办，那些病毒会不会危害人体的健康？病毒电池的密闭性和稳定性都很好，通常不会出现破裂的情况。即使病毒电池在意外情况下破裂，那些泄漏的病毒也不会危害人体，因为它们已经进行过无害化基因改造。 　　利用病毒研制电池是一个良好的开端，今后研究人员还将利用病毒上不同位置的蛋白质的特性，研制能满足有不同要求的电子元器件，如有机晶体管。此外，同样的病毒组装技术还可以用于研制更加有效的生化反应催化剂。研究人员还希望这种病毒组装技术制造太阳能电池、涂料、纺织品等产品需要的纳米材料。

个人分类: 未分类|3879 次阅读|0 个评论

新型储能体系的探索

imwgj 2009-2-10 17:14

能量的储存在国民经济和日常生活中起着重要的作用，尤其是电能的储存。电能的储存就小的方面而言可以用于日常生活中，如用于各种电子设备的电池，就大的方面而言可以调节电力供应和节约能源。然而，电力和油、气等燃料能源不同，它的贮存十分困难。电的这种特性使得电力供应系统的建设与运行必须与用电需求相匹配，而电力的需求是有时间和季节性的。用电高峰期，电力紧张;而用电低谷时，电力过剩。常用的储能系统有化学储存如蓄电池和机械能储存如抽水蓄能电站等。常用的抽水蓄能电站虽然已经实用化，但是受到选址等方面的限制。而传统的化学蓄电池可以不受地理位置的限制，有利于分散布置，可以接近用电中心。因此，世界各国的科学家都在致力于开发性能较好的新型储能电池。 蓄电体系包括铅酸、Ni一cd、Ni一MH和锂离子电池。而上述体系因为环保、成本、安全等各种各样的原因，无法成为大型储能体系的选择，因此必须探索新的储能体系。本实验室经过一段时间的探索，发现水溶液可充锂电池(简称水锂电：Aqueous rechargeable lithium battery, ARLB)可望成为新型的储能体系。本实验室采用传统的固相法合成一系列材料，用循环伏安法研究了这些材料在水溶液中的电位和稳定性，发现材料在水的电化学窗口范围内在水溶液中都能稳定存在，而且电位适合组装成可实用的电池。其容量在材料未做优化的条件下仍然可以和传统的铅酸电池、镍镉电池相媲美，而且具有良好的循环性能，经过长时间的充放电循环，电池的容量几乎没有衰减。目前该类电池已经做到450次以上，其循环性能远远好于文献报道中类似的电池。而且打破了人们传统认为的水锂电循环性能不好的观念。 目前，我们实验室还率先开展具有新型储电机理的新储电体系的探索，从目前的结果来看，有望实现真正意义上的绿色储能，为人类的可持续发展作点贡献。

个人分类: 未分类|5389 次阅读|0 个评论

MIT研制由病毒构成的微型电池 直径仅4微米

麦立强 2008-8-25 00:06

北京时间8月22日消息，据美国生活科学网报道，8月20日，美国麻省理工学院研究人员宣称，未来将出现一种新型微型电池，由病毒微生物构成，仅有半个人体细胞大小。 点 击 图 片 看 原 图 微型电池的电极阵列，每个电极直径仅有4微米 点 击 图 片 看 原 图 对微型电池进行测试 目前，麻省理工学院工程师现已完成这种微型电池三个部分中的两部分设计，该微型电池可向植入式医学传感器或实验室计算机芯片提供动力，以及那些非常小的物体。此外，它还可以超乎想像地植入其他生命体内。据悉，这种微型电池可以在某装置表面进行盖印或打印。 麻省理工学院教授保拉?哈蒙德、安吉拉?贝尔彻、常业明(音译)和研究小组同事共同负责此项研究，他们指出，据我们了解，这是用于制作和安置微电池电极的第一个微接触打印实例，同时这也是首次装配病毒用于微型电池制造。该研究报告发表在《美国国家自然科学院学报》期刊上。 贝尔彻说，目前研究小组已建造并测试了微型电池所需三个部分中其中两个，该技术自身并不涉及任何昂贵装置，同时该实验需要在室温下完成。微型电池包括两个相反电极----阴极和阳极，它们由电解液进行隔离。在当前的研究状态中，麻省理工学院的研究小组已建立了阴、阳极和电解液。 首先，研究小组在光亮、橡胶材料上使用一种叫做软平版印刷术(soft lithography)的普通技术建立微型电池接头模型，这些微型电池接头的直径仅有4-8微米。在电池接头的顶部，研究小组堆积了多个双聚合体层，其作用是固体电解液和电池离析器。接下来，将病毒自装配在电池接头的聚合体层顶部，最终形成阳极。这样便形成了一个微型电池接头盖印，每个电池接头都覆盖着电解层和氧化钴阳极。 哈蒙德解释，然后我们制造电池接头盖印，并将电解液和阳极转移至一个铂金结构。连同锂薄片一起进行测试。目前，研究小组着眼于建立完整电池的第三个部分----阴极，他们采用滤过性毒菌装配技术。 贝尔彻说，我们非常感兴趣采用生物有机体整合这种微型电池。据悉，这项研究工作是由美国陆军研究所和大卫露西尔?帕卡德基金会投资完成的。 http://www.popyard.com/cgi-mod/newspage.cgi?num=221198r=0v=0

个人分类: 学术快讯|3354 次阅读|0 个评论