电池技术为什么没有大的突破。。。。。。。。。。。

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/20 06:40:34
    今天百度了一下,发现第一个电池发明于1800年,至今已有200多年的历史。但是为什么电池技术却没有大的发展呢?而其他发面的科技发展却是天翻地覆似的,唯独电池技术止步不前。真希望什么时候电池储电量大增,再也不必为手机,电脑没电发愁啊。。。。    今天百度了一下,发现第一个电池发明于1800年,至今已有200多年的历史。但是为什么电池技术却没有大的发展呢?而其他发面的科技发展却是天翻地覆似的,唯独电池技术止步不前。真希望什么时候电池储电量大增,再也不必为手机,电脑没电发愁啊。。。。
最开始的"大哥大",黑白屏显,只能待机一天。现在四核电容屏手机能用3天。 算突破不?
以前电瓶车走不了10公里就需要充电,现在电动摩托车能跑到时速70公里跑上百公里路,算突破不?
话说笔记本电脑最近这七八年,只有电池容量的上升最缓慢
普通化学电池技术几乎发展到极致,难有突破;锂三电池太贵;核电池不靠谱,新燃料电池是突破点,小日本走在前列,啥时候可靠的商用俺也不知道
等材料先突破吧,现有材料到这已经很不错了
luxch 发表于 2012-10-24 00:06
最开始的"大哥大",黑白屏显,只能待机一天。现在四核电容屏手机能用3天。 算突破不?
以前电瓶车走不了 ...
可问题是电池的突破完全跟不上设备用电量的需求啊
有啊,只是商用不了目前。。
可控核聚变的突破为时不远 楼主多虑了
突破是很难滴,比如锂电池很早就开始研究,但因为锂太活泼,所以一直没戏,直到70年代末撞大运发现了一个能形成保护膜的电解质--直到现在为啥这个电解质能形成保护膜而别的电解质就不行还没完全搞明白--所以终于可以造出稳定的锂电池,又花了10年商业化,到90年代初才正式出现商品,00年代才普及开来。
可控核聚变,我兔貌似有突破
可控核电池
可控核聚变的突破为时不远 楼主多虑了
可控核聚变目前还看不到突破的希望,为约束原子需要的能比聚变可做功只多不少,在加上材料的问题未来如果没有重大理论突破100年也没戏
楼主这问题提到我的心坎上了,我也一直有着疑问,还大概看过些资料
貌似电池技术现在是人类面临的一项重要的瓶颈
各国都在大力开发,五花八门的构想都在实验,
要是能有大突破(近些年的的都只能算是小进步,不算大提高),绝对能改变现代社会
目前氢燃料电池最火,不过日本的几大汽车公司拥有该技术的专利最多,其实主原理没专利保护的,只要超大有学化学的大牛也可以搞他个燃料电池的专利来玩玩,好像华东有家企业已经突破膜的技术了。老外些只搞专利布局,就是不用中国的膜,我们自己又没相应的专利,如果生产的话欧美市场又要拿专利来打压我们了。
纯电动汽车,纯电动大巴早都上路了.那大巴可以开到120KM/H,我记得是湖南的.
待机365天的山寨手机,亲见过吗?9999毫安哦~
高手在民间,能源的东西你就别指望在市面上能有多大的突破了,不然旧的造出来谁买?
最开始的"大哥大",黑白屏显,只能待机一天。现在四核电容屏手机能用3天。 算突破不?
以前电瓶车走不了 ...
肯定不能三天。。。除非你当大哥大用,s3给你的留言。。我用平大的系统,siyah的内核,够省电了,,也只有一天半
luxch 发表于 2012-10-24 00:06
最开始的"大哥大",黑白屏显,只能待机一天。现在四核电容屏手机能用3天。 算突破不?
以前电瓶车走不了 ...
这是设备能耗的突破,不是电池能量的突破


有突破的~~前不久,世界上第一块液体(软)电池在中国研制成功,可以任意折叠弯曲的手机不远了~~~

有突破的~~前不久,世界上第一块液体(软)电池在中国研制成功,可以任意折叠弯曲的手机不远了~~~
材料还不过关 我觉得是这个样子的
montoyaf 发表于 2012-10-24 00:08
普通化学电池技术几乎发展到极致,难有突破;锂三电池太贵;核电池不靠谱,新燃料电池是突破点,小日本走在 ...
你是个明白人,说的靠谱。
前一阵不是说有高效的电容材料么 那位航天材料专家弄的什么项目 发现适合做超级电容
如果电容慢慢放电 和电池是不是一样了




级电容的特点

  (1)充电速度快,充电10秒~10分钟可达到其额定容量的95%以上;
  (2)循环使用寿命长,深度充放电循环使用次数可达1~50万次,没有“记忆效应”;
  (3)大电流放电能力超强,能量转换效率高,过程损失小,大电流能量循环效率≥90%;
  (4)功率密度高,可达300W/KG~5000W/KG,相当于电池的5~10倍;
  (5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染,是理想的绿色环保电源;
  (6)充放电线路简单,无需充电电池那样的充电电路,安全系数高,长期使用免维护;
  (7)超低温特性好,温度范围宽-40℃~+70℃;
  (8)检测方便,剩余电量可直接读出;
  (9)容量范围通常0.1F--1000F 。
  法拉(farad),简称“法”,符号是F
  1法拉是电容存储1库仑电量时,两极板间电势差是1伏特1F=1C/1V
  1库仑是1A电流在1s内输运的电量,即1C=1A·S。
  1库仑=1安培·秒
  1法拉=1安培·秒/伏特
编辑本段
类比

  电瓶(蓄电池)12伏14安时的放电量=14*3600/12=4200 法拉(F)
  地球的电容值仅有1-2F左右
  超级电容与电池比较,有如下特性:
  a.超低串联等效电阻(LOW ESR),功率密度(Power Density)是锂离子电池的数十倍以上,适合大电流放电,(一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上)。
  b. 超长寿命,充放电大于50万次,是Li-Ion电池的500倍,是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍,如果对超级电容每天充放电20次,连续使用可达68年。
  c. 可以大电流充电,充放电时间短,对充电电路要求简单,无记忆效应。
  d. 免维护,可密封。
  e.温度范围宽-40℃~+70℃,一般电池是-20℃~60℃。
  f.超级电容可以串并联组成成超级电容模组,可耐压储存更高容量!
补充
  ◆ 超级电容器(supercapacitor,ultracapacitor),又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
  ◆ 超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。(见图1)
  一、超级电容器为何不同于传统电容器其"超级"在哪?
  ◆ 超级电容器在分离出的电荷中存储能量,用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集,其电容量越大。
  ◆ 传统电容器的面积是导体的平板面积,为了获得较大的容量,导体材料卷制得很长,有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板,一般为塑料薄膜、纸等,这些材料通常要求尽可能的薄。
  ◆ 超级电容器的面积是基于多孔炭材料,该材料的多孔结够允许其面积达到2000m2/g,通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离(<10 &Aring;)和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。
  ◆ 这种庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量,这也是其“超级”所在。
  二超级电容器有哪些优点和缺点?
  1、 优点
  ◆ 在很小的体积下达到法拉级的电容量;
  ◆ 无须特别的充电电路和控制放电电路
  ◆ 和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响;
  ◆ 从环保的角度考虑,它是一种绿色能源;
  ◆ 超级电容器可焊接,因而不存在像电池接触不牢固等问题;
  2、缺点
  ◆ 如果使用不当会造成电解质泄漏等现象;
  ◆ 和铝电解电容器相比,它内阻较大,因而不可以用于交流电路;
  三、超级电容器都有哪些应用?
  ◆ 超级电容器的低阻抗对于当今许多高功率应用是必不可少的。对于快速充放电,超级电容器小的ESR意味着更大的功率输出。
  ◆ 瞬时功率脉冲应用,重要存储、记忆系统的短时间功率支持。
  四、应用举例
  1、快速充电应用,几秒钟充电,几分钟放电。例如电动工具、电动玩具;
  2、在UPS系统中,超级电容器提供瞬时功率输出,作为发动机或其它不间断系统的备用电源的补充;
  3、应用于能量充足,功率匮乏的能源,如太阳能;
  4、当公共汽车从一种动力源切换到另一动力源时的功率支持;
  5、小电流,长时间持续放电,例如计算机存储器后备电源;
  五、我可以多快给超级电容器放电?
  ◆ 超级电容器可以快速充放电,峰值电流仅受其内阻限制,甚至短路也不是致命的。
  ◆ 实际上决定于电容器单体大小,对于匹配负载,小单体可放10A,大单体可放1000A。
  ◆ 另一放电率的限制条件是热,反复地以剧烈的速率放电将使电容器温度升高,最终导致断路。
  六、我怎么样控制超级电容器的放电?
  ◆ 超级电容器的电阻阻碍其快速放电,超级电容器的时间常数τ在1~2s,完全给阻-容式电路放电大约需要5τ,也就是说如果短路放电大约需要5~10s。(由于电极的特殊结构它们实际上得花上数个小时才能将残留的电荷完全放干净)
  七、超级电容器比电池更好?
  ◆ 超级电容器不同于电池,在某些应用领域,它可能优于电池。有时将两者结合起来,将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来,不失为一种更好的途径。
  ◆ 超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位,且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围,如果过放可能造成永久性破坏。
  ◆ 超级电容器的荷电状态(SOC)与电压构成简单的函数,而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
  ◆ 超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量,电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中,超级电容器是一种更好的途径。
  ◆ 超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响,相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。
  ◆ 超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
  ◆ 超级电容器可以反复循环数十万次,而电池寿命仅几百个循环。
  八、如何选择我所需的超级电容器?
  ◆ 首先,功率要求、放电时间及系统电压变化起决定作用。
  ◆ 超级电容器的输出电压降由两部分组成,一部分是超级电容器释放能量;另一部分是由于超级电容器内阻引起。两部分谁占主要取决于时间,在非常快的脉冲中,内阻部分占主要的,相反在长时间放电中,容性部分占主要。
  ◆ 以下基本参数决定您选择电容器的大小
  1、 最高工作电压;
  2、 工作截止电压;
  3、 平均放电电流;
  4、 放电时间多长
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中国超级电容市场状况与前景

  超级电容器产品虽然问世不久,但由于它具有特殊的优点,已在许多领域中获得了应用,其前景可以认为是非常广阔。2010年上海世博会中稳定运营的36辆超级电容客车更是吸引了众多观光者的眼球。超级电容车一旦展开普及,市场会大的超出想象。
  国内从事大容量超级电容器研发的厂家共有50多家,然而,能够批量生产并达到实用化水平的厂家不到20家。国内厂商大多生产液体双电层电容器,重要企业有锦州凯美能源(原锦州富辰、锦州锦容)、北京集星电子、上海奥威等十多家。锦州凯美能源是国内最大的超级电容器专业生产厂,主要生产纽扣型和卷绕型超级电容器。北京集星可生产卷绕型和大型电容器,而上海奥威产品多集中在车用超级电容器上。
  从各厂商的产品来看,核心企业间的竞争并不直接,因为没有完全重复的,竞争也只是局限于一个领域范围内的。预计2010-2010年各企业之间仍将有良好的合作,市场格局不会发生大的变化。上海奥威、凯美、集星电子等几家企业仍将占据国内市场绝大的份额,细分市场上各企业的竞争优势将更加明显。总得来说,市场竞争不会太激烈。
  基于中国消费电子近年来的惊人增长表现,预计今后几年内,我国纽扣型超级电容器有望保持30%以上的平均增长率,卷绕型和大型超级电容器则有可能保持50%以上的平均增长率。到2013年,我国超级电容器的整体产业规模有望达到79亿元。
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超级电容器使用注意事项

  1、超级电容器具有固定的极性。在使用前,应确认极性。 2、超级电容器应在标称电压下使用: 当电容器电压超过标称电压时,将会导致电解液分解,同时电容器会发热,容量下降,而且内阻增加,寿命缩短,在某些情况下,可导致电容器性能崩溃。 3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中,高频率的快速充放电会导致电容器内部发热,容量衰减,内阻增加,在某些情况下会导致电容器性能崩溃。 4、超级电容器的寿命: 外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。电容器应尽量远离热源。 5、当超级电容器被用做后备电源时的电压降: 由于超级电容器具有内阻较大的特点,在放电的瞬间存在电压降,ΔV=IR。 6、使用中环境气体: 超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所,这些环境下会导致引线及电容器壳体腐蚀,导致断路。 7、超级电容器的存放: 超级电容器不能置于高温、高湿的环境中,应在温度-30+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存,避免温度骤升骤降,因为这样会导致产品损坏。 8、超级电容器在双面线路板上的使用: 当超级电容器用于双面电路板上,需要注意连接处不可经过电容器可触及的地方,由于超级电容器的安装方式,会导致短路现象。 9、当把电容器焊接在线路板上时,不可将电容器壳体接触到线路板上,不然焊接物会渗入至电容器穿线孔内,对电容器性能产生影响。 10、安装超级电容器后,不可强行倾斜或扭动电容器,这样会导致电容器引线松动,导致性能劣化。 11、在焊接过程中避免使电容器过热: 若在焊接中使电容器出现过热现象,会降低电容器的使用寿命,例如:如果使用厚度为1.6mm的印刷线路板,焊接过程应为260℃,时间不超过5s。 12、焊接后的清洗: 在电容器经过焊接后,线路板及电容器需要经过清洗,因为某些杂质可能会导致电容器短路。 13、将电容器串联使用时: 当超级电容器进行串联使用时,存在单体间的电压均衡问题,单纯的串联会导致某个或几个单体电容器过压,从而损坏这些电容器,整体性能受到影响,故在电容器进行串联使用时,需得到厂家的技术支持。 14、其他: 在使用超级电容器的过程中出现的其他应用上的问题,请向生产厂家咨询或参照超级电容器使用说明的相关技术资料执行
  超级电容的工作原理
  电化学电容根据储能机理的不同可以分为两类:
  1)双电层电容:是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙而产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离内(分散层)产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性,这便是双电层电容的充放电原理。
  2)法拉第准电容:其理论模型是由Conway首先提出,是在电极表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上,电活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸脱附和氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液离子与电极活性物质发生的氧化还原反应。当电解液中的离子(如H+、OH-、K+或Li+)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面时,会通过界面上的氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中,从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时,这些进入氧化物中的离子又会通过以上氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。
超级电容的串联
  由于工艺原因,单极超级电容器的额定工作电压一般在2.8V左右,所以大多情况下必须串联使用,由于串联回路每个单体容量很难保证100%相同,也很难保证每个单体漏电也相同,这样就会导致串联回路的每个单体充电电压不同,可能会导致电容器过压损坏,因此,超级电容器串联必须附加均压电路,也是超级电容使用最需要注意的问题。
这确实是个难题 突破倒是有 但是难以满足使用
并不是什么事情都可以突破的。有些东西到了极限了,你就突破不了了。CPU的时钟速度,算进步很快的吧。现在就老是原地踏步了。
殇之魂 发表于 2012-10-24 00:37
目前氢燃料电池最火,不过日本的几大汽车公司拥有该技术的专利最多,其实主原理没专利保护的,只要超大有学 ...
刚在美国参加过国际燃料电池前沿会议的飘过,这东西十年内肯定没戏,二十年内两说。。。
膜不是关键,关键是催化剂,目前还是用铂,一般人用不起
starfury 发表于 2012-10-24 01:34
前一阵不是说有高效的电容材料么 那位航天材料专家弄的什么项目 发现适合做超级电容
如果电容慢慢放电 和电 ...
能量密度跟锂电池还是比不了滴
容量大的电池很好造+就是怕爆炸……
Ferrite 发表于 2012-10-24 02:19
并不是什么事情都可以突破的。有些东西到了极限了,你就突破不了了。CPU的时钟速度,算进步很快的吧。现在就 ...
对头。这么多人对燃料电池感兴趣,我就细说说吧,燃料电池历史大概有100年,一直就没啥突破,催化剂还是铂。铂一般比金子贵,所以这东西很少有人用得起,而且以最近的金价走势来看这东西只会越来越贵。
电化学反应速度依赖于表面积,所以有人就想了,把铂颗粒做小,不就可以增加表面积了嘛,这样就可以用较少的铂实现相同的表面积。做小颗粒现在有个时髦的名称叫纳米技术。想法是好的,问题是化学上大颗粒比小颗粒稳定,所以纳米技术做出来的催化剂用了不久以后小颗粒就重新溶解再沉淀形成大颗粒,结果问题还是无解。
最革命的突破是发现一种能替代铂的催化剂,生物体内用几个铁原子就能搞定,铁是多廉价的东西啊。但是很不幸,人类合成出来的非铂催化剂的效率还远远比不上铂。而且铂能耐受高温强酸强碱,非铂催化剂(包括生物体内的)碰到这些极端情况全完蛋。
两个方面,一个是高速、大容量的储电技术,二是大容量、短距的的无线输电技术,你只要能有突破,弄个专利,估计富比盖茨还是有可能的。
电池需要活性高的物质,但是活性高了又不稳定。。。有点儿矛盾
金龙电池,呵呵。
甭急,等石油用完了电池就发展起来了。
随时随地能够补充能源。才是移动设备能源突破的关键吧。
估计,电容电池和物理电池未来更有前途。这两个都是军工需求,可以先以军工方式进行研究,以军促民。
除了电池上做文章,还可以在无线输电上做文章,不过这个从特斯拉到今天100多年也没有什么大进展。
对头。这么多人对燃料电池感兴趣,我就细说说吧,燃料电池历史大概有100年,一直就没啥突破,催化剂还是铂 ...
学习了。。。。。。
Cathay 发表于 2012-10-24 00:48
纯电动汽车,纯电动大巴早都上路了.那大巴可以开到120KM/H,我记得是湖南的.
成都也有电动公交
还是改变下思路,为何要用电这种东西当能量呢。我看变型金刚中的能量块就挺不错的
用过最好的5号电池是 劲量电池 .
因为存贮能量的媒介元素,锂已经接近极限了。   氢氦锂铍硼 碳氮氧氟氖。 氦惰性。  
剩下可用的就是氢。
以氢的稳定性来看,氢电池可以当炸弹用。。。

从能力存储转化的方式来看

电池是电——化学——电
电容是电——电势——电
飞轮是动能——势能——动能
核电池是元素衰变
这些方式都有很大的局限,能量储存的原理目前吗,没有什么突破的进展 。
刚去看这四川宝生新能源电池,,,,

是国内唯一拥有“无钕稀土系贮氢合金”、“无钕稀土系AB5型低温电极合金及宽温区镍氢电池”全部独立知识产权的企业,获国家四部委联合颁发的“国家重点新产品证书”,现生产规模达9000万Ah。
http://baike.baidu.com/view/4997388.htm

有懂的朋友帮我说说他的优劣,谢谢