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北京石油化工学院2026年研究生招生接收调剂公告
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284433144

木虫 (正式写手)


[资源] 谈“锂离子电池、全钒液流电池、高温钠硫电池”,膜很关键

从事科研数年,天天琢磨SCI。而今写个科普,逗趣逗趣。
大规模储能电池领域风起云涌,而今观之天下三分:锂离子电池、全钒液流电池、高温钠硫电池。
三种电池各有特色、长期并存是大势所趋;北京物理所(黄)、大连化物所(张)、上海硅酸盐所(温)各执一方,在华夏土体上各自施展游说之术。如果可以的话,各种技术都能出色的用于风电、太阳能电的并网及智能电网的建设。如果说技术壁垒的话,且进行粗浅的分析。

首先,锂离子电池的能量密度和能量效率很高,价格也不断降低,是非常有竞争优势的。但是这个电池的安全隐患总是让人挠心,总是有万分之一的概率会着火。你想想,十几兆瓦的电池一旦着火,场面得多壮观。更关键的问题是这个着火的速度特别快,与其用消防队灭火,还不如让电池自己烧光。新到实验室的同学们如果感兴趣锂离子电池,不如多做些阻燃电解液、自闭孔耐高温隔膜之类的研究工作。个人认为这方面的工作比开发新的、具有各种形貌的正负极材料有用的多,当然也困难的多。这方面可以多参考北京物理所黄学杰研究团队,他们的研究很全面。

其次,是全钒液流电池。这个电池很有意思,只用钒离子的硫酸水溶液作为电解液,储能的容量完全取决于储液罐内的电解液的多少。这个电池用钒矿很多,很贵。但是优点是不会着火(除非析氢特别严重,发生的概率很小,至少比铅酸电池小的多),特别适合建造大型储电站,给风力发电和太阳能发电并网时使用。以前加拿大的VRB公司做的很不错,可是因为金融危机没能坚持下去,被普能收购了。搞来稿去发现,这个电池不光钒用的多,电池里面的全氟磺酸离子交换膜用的也很多。这个问题很要命,因为这个膜太贵了,700美元/平米。大连化物所对这个很热衷,吭哧吭哧搞了15年,搞出来一个多孔离子传导膜,也搞出来一个融科储能公司,还做了应用示范。因为是核心技术,所以保密一直很严格。但是也有一些文章发表,例如在Energy& Environmental Science上连续发表了4篇“多孔膜”的论文,与他们实现技术突破的时间吻合,值得玩味。

最后,是钠硫电池。这个电池能量密度高、成本比锂离子电池还低、电池效率也能达到90%左右,是日本NGK公司一直持续不断进行研究的体系。同样,这个电池的关键还是隔膜。不过这次是无机膜,用氧化铝做的。这个膜很难做,总之很难超过日本的水平。这个电池着过几次火,销声匿迹了几年。但是这个电池是很值得投入精力进行研发的,但由于是高温电池,实验室不好做,入行门槛高一些。

总的来看,这三类电池都存在隔膜开发难题,谁掌握了膜,谁就掌握了电池的关键。这个麦克斯韦妖在膜上坐着,不是白给的啊。附件是大连化物所钒电池膜的几篇文章,自己看吧。

话不多说了,铺膜去了。
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asnht

新虫 (小有名气)


谢谢楼主分享,辛苦
39楼2015-07-01 09:46:24
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kings01

禁虫 (知名作家)

本帖内容被屏蔽

4楼2015-06-07 07:16:28
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dililafter

铁杆木虫 (著名写手)


★★★★★ 五星级,优秀推荐

说的对啊,电池不光是正负极材料,还有电解液和隔膜。
8楼2015-06-07 11:11:57
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dustpuppet

木虫 (正式写手)


怎么没有4啊? 楼主是不是漏掉了
10楼2015-06-07 11:54:04
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zhqtang3楼
2015-06-07 06:53   回复  
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muxinjin5楼
2015-06-07 08:14   回复  
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lwg36楼
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luchhi12楼
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w_wwb13楼
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