电能的存储

韩国发明快速充电电池 1 分钟即可充满更新 2012-08-22 084848 作者 liuyong 来源综合报道 点击 0 次 【字号 大 中 小 】中国储能网讯 据海外媒体报道，韩国蔚山国家科学技术学院近日研发出一项新技术，该技术将大幅降低充电电池的充电时间。如果该产品成功推向市场，未来笔记本电脑的充电时间将缩短至 1 分钟。据介绍，科学家采用了一种纳米微粒制作电池，随后在石墨溶液中分解并碳化，最终覆盖到锂离子电池的整个电极导体网络。通过这样的处理，所有粒子可以在同一时间补充电量，从而达到快速充电的目的。图为一款笔记本的电池部分 / 图片来自 ifixit这种技术可以应用在各种采用锂离子电池的设备中。除了我们通常使用的笔记本电脑、手机等电子设备之外，还可以用于汽车等领域。电能存储系统申请专利号 CN02827183.1 专利申请日 2002.02.28 名称 电能存储系统公开（公告）号 CN1615558 公开（公告）日 2005.05.11 类别 电学颁证日优先权 2001.12.7 KR 2001/77219;2002.2.23 KR 2002/9751 申请（专利权） 奈斯卡普股份有限公司地址 韩国京畿道发明（设计）人 李熙英 ; 李河泳 ; 金熙洙国际申请 PCT/KR2002/000340 2002.2.28 国际公布 WO2003/049224 英 2003.6.12 进入国家日期 2004.07.15 专利代理机构 北京市柳沈律师事务所代理人 陶凤波 ; 侯宇摘要一种具有新型结构的电能量存储系统， 它显示出长循环寿命、 快速充电 - 放电特性和高能量密度。 电能存储系统包括 由第一种材料构成的阳极， 所述第一种材料作为阳极活性材料， 进行阳离子的嵌入 - 脱出； 由第二种材料构成的阴极，所述第二种材料作为阴极活性材料，可与阴离子形成双电层；和包括锂盐和铵盐的电解质，该电解质包含阳离子和阴离子。 由于在阳极和阴极之间在存储电能的容量方面具有很大差别， 在电能的充入 - 放出的过程中产生的大部分电化学影响被吸收到阴极中，用于阳极的活性材料是具有非常高的耐电化学和结构影响的活性碳，它具有快速充电 - 放电特性。电能存储系统可弥补传统技术的缺陷。主权项1. 一种电能存储系统，包括一阳极，其包括作为一阳极活性材料的一第一种材料，所述第一种材料进行阳离子的嵌入 - 脱出； 一阴极， 其包括作为一阴极活性材料的一第二种材料， 所述第二种材料可与阴离子形成一双电层；和一电解质，其包含所述阳离子和所述阴离子，所述电解质既包括锂盐又包括铵盐。美国研究出超高效充电电池 充电速度快来源 专利之家 2011 年 11 月 24 日 150445 二维码分享到 0来自美国西北大学的研究人员们日前实现了 电池 生产领域的技术性突破，使得充电式 电池 的蓄电力更强、充电速度更快。相对于一般的充电式电池而言，这款电池的使用时间延长了大约 10 倍，充电速度也提高了近 10 倍。据介绍， 这种新型的锂离子电池为手机提供一周使用时间的电能， 仅需 15 分钟就可以完成充电。 若是用在电动汽车上，则供汽车行驶 500 英里的电能，充电时间仅为 10 分钟。这种新型的电池预计将在未来的三到五年时间内投入生产。美国研制出一种实现锂电池快速充电的新型电极。筒子们明白吗[复制链接 ] 忙碌的蚂蚁 3头像被屏蔽171 主题0 好友2895 积分禁止发言服役年限14 月最后登录2012-9-2 注册时间2011-8-29 发消息电梯直达1 楼发表于 2011-9-26 1547 | 只看该作者 | 倒序浏览新型电极实现锂电池 2 分钟完成快速充电美国研制出一种实现锂电池快速充电的新型电极，可以在 2 分钟内完成充电。在大部分的现代小玩意中，电池都是必要的部件， 随着应用于汽车和电网，预计电池充当的角色更为扩展。但电池也有一些局限，它无法象超级电容那样快速充电，而且随着时间的推移，它的容量会衰减。为了克服这些限制，科学家们试验了各种各样的材料，有时候确实也获得了令人注目的成功。周末，一份论文发表了一种可以实现电池快速充电的技术。这种技术使用了与先前不同的方法和技术，能用于锂基和镍基电池。The previous work was lithium-specific, and focused on one limit to a batterys recharge rate how quickly the lithium ions could move within the battery material. By providing greater access to the electrodes, the authors allowed more ions to quickly exchange charge, resulting in a battery with a prodigious charging rate. The researchers increased lithium s transport within the battery by changing the structure of the battery sprimary material, LiFePO4. 先前的方法主要针对锂电池， 专注于克服电池的充电速度 离子能以多快的速度在电池材料中运动。 研究者过去都是通过改变锂电池的主要原料 磷酸铁锂（ LiFePO4） 的结构来实现锂离子在电池材料中的快速传递的。而作者则通过提高电极的接触面，使其可以与离子进行快速的电荷交换，实现电池的快速充电。The new work also gets fast charges, but by a rather different route. The authors, from the University of Illinois, dont foc us on the speed of the lithium ions in the battery; instead, they attempt to reduce the distance the ions have to travel before reaching an electrode. As they point out, the time involved in lithium diffusion increases with the square of the distance travelled, so cutting that down can have a very dramatic effect. To reduce this distance, they focus on creating a carefully structured cathode. 新的方法采用了完全不同的技术路线，同样获得了快速充电的效果。来自伊利诺斯大学的论文作者们并不关心离子在电池材料中的运动速度，他们致力于减少离子运动到电极上所行走的距离。他们指出，离子的运行时间与距离的平方成正比， 所以减少距离可以获得引人注目的效果。为减少这段距离，他们专注于开发一种结构精密的阴极材料。The process by which they do this is f airly simple, and lends itself to mass production. They started with a collection of spherical polystyrene pellets. By adjusting the size of these pellets they used 1.8m and 466nm pellets, they could adjust the spacing of t he electrode features. Once the spheres were packed in place, a layer of opal a form of silica was formed on top of them, locking the pattern in place with amore robust material. After that, a layer of nickel was electrodeposited on the opal, which was then etched away. The porosity of the nickel layer was then increased using electropolishing. 他们的制作过程其实相当简单，适合进行大规模生产。开始的时候，他们采用聚苯乙烯小球汇聚的球团， 通过调整这些小球的大小（他们选用直径在 1.8 微米到 466 纳米之间的小球） ，可以调整电极的空间特性。当小球的排列符合要求之后，将获得一种类似猫眼石（一种硅元素的结构） 的结构，用加强材料将这种排列结构固定下来。 然后，在猫眼石结构表面用电沉积法镀上一层镍膜，之后把猫眼石蚀刻掉，再经过电解抛光，增加这些镍膜空隙度。When the process was done, the porosity a measure of the empty space in the structure was about 94 percent, just below the theoretical limit of 96 percent. The authors were left with a nickel wire mesh that was mostly empty space. 当整个过程完成后，空隙度达到 94，刚好低于 96的极限水平。这样一来，作者们就获得了一团包含很多空间的镍丝网。Into these voids went the battery material, either nickel-metal hydride NiMH or a lithium- treated manganese dioxide. The arrangement provides three major advantages, according to the authors an electrolyte pore network that enables rapid ion transport, a short diffusion distance for the ions to meet the electrodes, and an electrode with high electron conductivity. All of these make for a battery that acts a lot like asupercapacitor when it comes to charge/discharge rates. 这些空间将用来填充电池材料， 可以是镍金属氢化物， 也可以是掺杂锂的二氧化锰。 作者称这种布局具备三大优点电镀网孔有利于离子的快速运动， 离子到达电极的距离缩短， 电极导电性提高。 这些优点的叠加使得做出来的电池在充放电速度上可以与超级电容相媲美。With the NiM H battery material, the electrodes could deliver 75 percent of the normal capacity of the battery in 2.7 seconds; it only took 20 seconds to recharge it to 90 percent of its capacity, and these values were stable for 100 charge/discharge cycles. The lithium material didn twork quite as well, but was still impressive. At high rates of discharge, it could handle 75 percent of its normal capacity, and still stored a third ofits regular capacity when discharged at over a thousand times the normal rate. 对于镍氢电池，这种电池可以在 2.7 秒的时间内放出标准电量的 75，而充满 90的电量只需要 20 秒。按这样的强度经过 100 次充放循环，电池性能还可以保持稳定。锂电池表现稍微差一点，但也相当了不起。标准电量的 75可以实现高速放电，而经过 1000 次循环后，还能保持三分之一的存储能力。A full-scale lithium battery made with the electrode could be charged to 75 percent within a minute, and hit 90 percent within two m inutes. 完全用这种电极制作的锂电池，能做到 1 分钟充满 75的电量，充满 90的电量只需要 2 分钟。There are a few nice features of this work. As the authors noted, the electrodes are created using techniques that can scale to mass production, and the electrodes themselves could work with a variety of battery materials, such as the lithium and nickel used here. It may also be possible to merge them with the LiFePO4 used in the earlier work. A fully integrated system, with materials designed to work specifically with these electrodes, could increase their performance even further. 作者称这种技术还有其他一些优异的特性， 可以实现大规模生产， 除了应用于上文提到的锂材料和镍材料， 它可以应用于更多的电池材料。先前的磷酸铁锂材料也能结合采用这种技术。通过专门设计，使电池材料与这种电极匹配，可以进一步提升电池性能。Of course, that ultimately pushes us up against the issue of supplying sufficient current in the short time frames needed to charge the battery this fast. It might work great for a small battery, like a cell phone, but could create challenges if were looking to create a fast-charge electric car. 当然，使用这么高的速度给电池充电，我们最终不可避免将面临提供大电流的问题。 对于类似手机上使用的小电池来说， 这样快速充电表现优异，但是如果想用于对电动汽车快速充电，那将是一项挑战。