石墨烯电暖技术_电池技术的未来：硅阳极、石墨烯、铝氧电池等

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现在的地球充满了能量，但我们正竭尽全力捕获利用这些能量。 尽管我们转向可再生能源的过程变得更好，但储备能源还没有进展。

目前，电池技术的最高标准是锂离子电池。 该电池具有最高的能量密度，性能高(约99% )，寿命长。

那有什么问题？随着我们捕获的可再生能源的增加，锂离子电池的能量密度已经不够了。

我们能大量生产电池，虽然没什么大不了的，但问题是锂是比较稀有的金属，所以成本不低。 尽管电池的生产成本下降了，但对能源储藏的需求却在急速增加。

我们已经制造出代替锂离子的电池，对能源行业产生了很大的影响。

化石燃料的能源密度更高是事实，这是妨碍完全依赖可再生能源的重大影响因素。 我们有必要排出比自己的重量还要高的能量的电池。

锂离子电池是如何工作的

锂电池的结构与普通AA和AAA化学电池相似。 阳极端子和阴极端子，以及两者之间的电解质。 与通常的电池不同，在锂离子电池中的放电反应是可逆的，因此电池可以反复充电。

阴极( +端子)为磷酸铁锂，阳极( -端子)为石墨，石墨为碳。 电只是电子的流动。 这些电池通过使锂离子在阳极和阴极之间移动而产生电流。

充电时离子向阳极移动，放电时离子赶到阴极。

离子的这种运动引起电子在电路中的移动，据说锂离子的运动与电子的运动有关。

硅阳极电池

像宝马这样的大型汽车企业大多投资于硅阳极电池的开发。 像通常的锂离子电池一样，这些电池使用的是锂阳极，但不是碳系阳极而是硅。

作为阳极，硅比石墨更容易使用，是因为保持锂需要4个碳原子，1个硅原子可以保持4个锂离子。 这是重大升级……硅的性能比石墨提高了三倍。

尽管如此，锂的使用仍然是一把双刃剑。 该材料仍然昂贵，但生产设施转向硅电池生产也比较容易。 如果电池完全不同，工厂必须彻底重新设计，这会稍微降低开关的魅力。

硅阳极通过处理砂制作出纯粹的硅，但是硅阳极在使用时膨胀成为问题。 这将加快电池的退化速度。 阳极也难以批量生产。

石墨烯电池

石墨烯是碳片，虽然使用和铅笔相同的材料，但是把石墨粘接在片上的成本很高。 石墨烯在很多用例中都拥有优异的性能，但电池是用例之一。

一些公司正在研究能够在几分钟内充电、放电速度比锂离子电池快33倍的石墨烯电池。 这对电动汽车有很大的价值。

发泡电池

目前，传统的电池都是二维的。 像锂电池一样重叠，或者像典型的AA或锂离子电池一样卷起来。

泡沫电池是一个全新的概念，与电荷在三维空间中的移动有关。

这种三维结构可以缩短充电时间，提高能量密度，它们是电池极其重要的质量。 与大多数电池相比，发泡电池没有有害的液体电解质。

发泡电池使用固体电解质代替液体电解质。 该电解质在传导锂离子的同时，还能与其他电子设备绝缘。

保持电池负电荷的阳极由发泡铜制成，在其上涂复了必要的活性物质。

然后，在阳极周围涂布固体电解质。

最后，用所谓的“正极浆料”浆料填充电池的间隙。

铝电池

这些电池的能量密度是所有电池中最大的一个。 其能量比目前的锂离子电池强，重量轻。 也有人主张用这些电池可以使电动汽车持续2000公里。 参考这是什么概念，Tesla的最大航程约为600公里。

这些电池的问题是不能充电。 它们通过铝和氧在水系电解质中反应生成氢氧化铝，释放能量。 电池的使用消耗作为阳极的铝。

钠电池

现在日本的科学家正在研究用钠代替锂的电池的制造。

这是因为霸权性的，理论上钠电池的效率比锂电池高7倍。 另一大优点是钠是地球储量第六丰富的元素，而锂是稀有元素。

译者: boxi。