美日兩大發達國家爭奪鋰電池市場先機

    美國、日本兩大發達國家對于鋰離子電池產業的投入可謂不分伯仲。為了獲得電動汽車市場先機，紛紛在鋰離子電池的充放電速度、新材料的研發等方面均取得顯著成果。

    美國在鋰電池充放電領域研究成果顯著
　　
    鋰電池新材料：石墨烯

    研究背景：美國倫斯勒理工學院(RPI)宣布，在用基于石墨烯的“紙”試制鋰離子充電電池(LIB)負極時發現，在能量密度相當的情況下，輸出密度提高到了石墨電極的10倍。論文也發表在了學術雜志《ACS Nano》上。最近，將石墨烯用于蓄電池及電容器電極，獲得了高性能的發布一個接一個。
    研發成果：倫斯勒理工學院教授Nikhil Koratkar的研究小組，在氧化石墨烯薄片的還原上采用了照射激光或相機閃光的方法。由此，石墨烯雖得以還原，但出現了很多破洞和裂縫。據稱用這樣的石墨烯制成“紙”用作LIB的負極，結果獲得了相當于石墨電極約10倍的輸出密度。
    產品介紹：具體而言，即使進行充放電率約為40C的快速充放電，電極的容量密度仍穩定在156mAh/g，輸出密度達到了10kW/kg。據Koratkar等人介紹，還能進行100C的充放電。
前景分析：論文表示該石墨烯電極能以低成本實現工業量產。Koratkar說：“技術已經成熟，足可供商用，將大大推動電動汽車等所要求的快速充放電型電池”。

    鋰電池新材料：壓電碳納米管
 
    研究背景：據國外媒體報道，美國佐治亞理工學院的研究人員開發出了一種新的鋰離子電池，當這種電池被壓縮或彎曲時，它可以通過一些化學變化給自己充電。
    研發成果：研究人員拋棄了容納電池電解質(一種凝膠物，以化學方式存儲電能)的塑料容器，代之以一層壓電碳納米管(它把運動轉化成能量)，從而開發出這種可以把運動轉化為電能和化學能的混合動力電池。
    產品介紹：在通常情況下，壓電設備會把動能轉換成電能，然后再通過標準鋰離子電池中的充電電路，將其轉換成化學能。而這種新的混合動力電池可以直接影響其自身內部的離子流，因此研究人員可以完全跳過充電電路，以一種更加高效的方式來捕獲機械能。雖然這涉及到物理運動，但是尺寸較小，不那么礙眼的生物力學設備可以提供一個有效的方案，幫助解決移動設備日益增長的電能需求。
前景分析：當這種電池被壓縮或彎曲時，會把動能轉換成電能，然后再通過標準鋰離子電池中的充電電路，將其轉換成化學能，從而給自己充電。
 
    日本著力于研發鋰電池新型材料和可替代材料

    鋰電池新材料：深藍化合物

    研究背景：日本筑波大學教授守友浩近期研發出了一種高效能的鋰電池新材料，其研究成果2012年4月15日已在應用物理學會的雜志上發表。與現有的最好材料相比，新材料的充電放電效能提升了8倍。作為未來可能運用于電動汽車和車載電池上的新技術，該研究成果備受矚目。
    產品介紹：新材料是由鐵、猛、碳、氮等構成的深藍化合物，晶體間隔呈0.5納米(1納米等于10億分之1米)的攀登架型結構。間隔有約5個鋰離子的寬度，出入口處很寬，可以容納鋰離子的高速進出。
    實驗把深藍化合物直徑50納米的納子做成1平方厘米的薄膜并緊貼電極。先花上8分鐘充電0.01毫安培再一口氣放電，隨后得到每克85毫安培的電流。放電時間為1.1秒。
    研發成果：據筑波大學介紹，現有的放電性能最好的材料是橄欖石化合物，放電時間為9秒。但該化合物含有氧元素，會隨著時間推移發生氧化并使質量大打折扣。而新材料并非氧化物，在30次的充電放電后沒有發生質量惡化的情況。
    守友浩教授表示：“將新材料用于電池的話，放電時會有發熱等問題，但材料本身具有令人驚訝的潛在能力。”