聚焦2013年电子科技行业十大前沿技术

2013-12-17 00:03

　　一样的能量不一样的电池技术

　　全新液流电池属于未来的电池

　　美国麻省理工学院(MIT)终于研究出既便宜又高效的可循环使用液流电池，可以储存间歇性能源，比如太阳能、风能，发电量是大部分锂电池的10 倍。那么究竟什么是液流电池呢？它是一种通过两种带有相反电荷(电解质)的液体交换离子，然后直接将化学能转换成电能的可循环使用电池。

　　什么是液流电池？

　　液流电池是一种可重复充电电池，两种有着相反电荷(电解质)的液体在那交换离子，然后将化学能转换为电能。

　　之前通常有一层薄膜让电解质分开，让他们交换离子的时候两种液体不混合。但往往使用的电解质成本不高，它们却要侵蚀价格并不便宜的薄膜，这也就大大缩短了电池的寿命。所以研究人员实现目标的最好办法就是直接撤掉薄膜的使用。

　　为了让两种液体不会混合在一起，研究人员采用了液流体动力学中的层液流技术将它们放置在容器中。电解质存储会跟电池本身分开，有两个槽装着电解质，这意味着电池的大小可以轻易控制，只要改变槽的大小就可改变电池的尺寸。发电量也会从几千万到几兆瓦不等。

　　除了尺寸可调节，液流电池还有更多的好处：“可以闲置很长一段时间不失去电荷、响应时间快、通过更换电解液可以很快地充电和放电” 因为这个，前几年便有人推崇这个应该用来给电动汽车的快速充电。另一方面，液流电池比普通电池更复杂，每一个都需要自己的泵和传感器系统。而且能量密度比一般的锂电池要低。

　　这是属于未来的电池

　　现在MIT给液流电池发展在性能和成本方面做了一个很好的平衡，使用的电解质不贵，代替了之前昂贵的薄膜、解决了电池寿命短的缺点。 MIT实验室的电池原型使用的是液流体动力学中称为层流的奇怪现象：当两种液体保持足够低的速度，其它条件都满足，两种电解质不会混合，从而使得薄膜多余。

　　液流电池可以产生每平方厘米0.795瓦的电力，发电量是其他薄膜电池设计系统的3倍，是普通锂电池的10倍。

　　之前相关团队也有涉及薄膜电池系统，但这是第一个可以自动放电和充电的节能电池，而且这个设备的放大版本经真正带来影响力，它可以以每千瓦时只需100美元。另外有个好处是，这个技术可用在可再生能源的存储，因为阳光和风在短期内可以看做是无限的，所以可以存储大量的清洁能源作为备用。这以后将有望无间歇地转化太阳能和风能，变成我们电动车的最佳能源之选。

　　科研人员用废弃稻壳制造锂电池

　　7月13日消息，据国外媒体报道，韩国的一组研究人员在研究充分利用废弃稻壳，将它转化成硅，然后用于制造智能手机和混合动力汽车所需要的锂离子电池。

　　大米是全球过半人口的主食。根据国际大米研究所的数据，2010年，单是中国便生产了超过1.97亿公吨的大米。

　　不过大米总重量中的20%属于不可食用的稻壳，而韩国的一组研究人员想要好好利用这种废品，想要将它转化成为硅。他们的相关研究论文本周刊登在《美国国家科学院院刊》上面。

　　不能吃但富含二氧化硅的稻壳可用于生产智能手机的电池

　　硅最广为人知的地方在于其在半导体中的使用，不过随着智能手机和混合动力汽车对电池的需求不断增长，研究人员希望用硅来替代锂离子电池两极中的石墨。找到像稻壳这样的廉价硅来源会有助于提高这些经过改进的电池的成本效率。

　　废弃稻壳还可以用于其它目的，如生产砖块和为厨灶提供燃料。不过撰写上述论文的其中一位研究人员Jang Wook Choi认为，将稻壳转化为硅不会对它的其它用途造成破坏。

　　“从经济角度来看，我想那会是可行的方案。”Jang Wook Choi指出，“制造电池所需的稻壳要远远少于脱籽过程中产生的稻壳量。因此，稻壳供应量会非常充足。”

　　研究人员利用热量和酸从稻壳中提取出二氧化硅，然后将二氧化硅转化成硅，再将硅用于锂离子电池。他们发现，这类电池比用传统硅合金制造的电池要更加高效。

　　微型超级电容器：数秒完成手机充电

　　加州大学洛杉矶分校的研究人员日前发明了一种以石墨烯为基础的微型超级电容器，令人称奇的是，该电容器不仅外型小巧，而且可以在数秒内为手机甚至汽车充电。

　　据英国《每日邮报》网站3月1日报道，这种电容器用仅有一个原子厚度的碳层制成，其充电和放电的速度比标准电池快百倍甚至千倍。