隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，電池技術(shù)成為制約科技發(fā)展進(jìn)步的一道大坎。在10 月份，國內(nèi)外又有多項(xiàng)科研成果新鮮出爐，小編在此整理了十大科研成果，與大家共享。

1.韓國科學(xué)家研發(fā)新型存儲技術(shù) 充電比鋰電池快 100 倍

10 月 10 日韓國科學(xué)、ICT、未來規(guī)劃部對外宣稱，一支由科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出新的混合能源存儲技術(shù)，它的充電速度比常規(guī)蓄電池快很多。

據(jù)介紹，該科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種多孔納米管，這種納米管擁有優(yōu)良的介孔通道，可以讓正離子和負(fù)離子通過，然后研究團(tuán)隊(duì)將新材料與鋰電池、超級電容器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。新的混合能源存儲技術(shù)可以讓電池的能量密度達(dá)到 275Wh/kg，相當(dāng)于鋰電池的 1.5 倍，充電和輸出功率達(dá)到 23kw/kg，比鋰電池快 100 倍。

2.中科院研制出高性能石墨烯鋰電池材料

中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機(jī)械研究所劉錦淮和黃行九課題組的副研究員劉金云等在研制高性能石墨烯鋰離子電池方面取得新成果，研制了具有高容量長壽命的三維石墨烯納米復(fù)合鋰離子電池材料。研究成果發(fā)表在國際期刊《先進(jìn)材料》上，并且被選為卷首論文。

據(jù)悉，研制的三維石墨烯/五氧化二釩電池正極材料，在 12 分鐘完全充/放電條件下，循環(huán) 2000 次后電池容量大于 200 mAh/g (大量文獻(xiàn)報(bào)道小于 1000 次、容量普遍低于 150 mAh/g) ;而且 1 分鐘充電的容量，達(dá)到商用和文獻(xiàn)報(bào)道的大于 5 分鐘的相近容量。此外，該三維石墨烯復(fù)合電池材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還可以應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，比如研制石墨烯/硅復(fù)合負(fù)極，展現(xiàn)出良好的通用性

3.德國研究院發(fā)布新超級電容材料

德國萊布尼茲新材料研究院 (Leibniz Institute for New Materials，INM) 發(fā)布新的超級電容材料，宣稱可維持充電狀態(tài)更久而不會自動(dòng)放電。

傳統(tǒng)電容采用以絕緣物質(zhì)隔開、彼此相間的電板構(gòu)造，超級電容則多半采用離子液態(tài)電解質(zhì)材料，以便在更高電壓下運(yùn)作。萊布尼茲新材料研究院團(tuán)隊(duì)采用鐵氰化鉀與液態(tài)介質(zhì)的混合式材料，其能量密度以重量計(jì)算為每公斤 28.3 瓦-小時(shí)(watt-hour)，以體積計(jì)算為每公升 11.4 瓦-小時(shí)。

目前超級電容能量密度上限大約為 30 瓦-小時(shí)，萊布尼茲新材料研究院團(tuán)隊(duì)的成果已經(jīng)相當(dāng)接近上限值，并高于液態(tài)硫酸鈉材質(zhì)的超級電容。而研究團(tuán)隊(duì)也表示該材料可經(jīng)過 1 萬次充放電循環(huán)仍然維持穩(wěn)定，認(rèn)為在未來的能源儲存市場中將有一席之地。

研究團(tuán)隊(duì)表示鐵氰化鉀氧化還原材料提供更高的能量密度，以及更高的電力輸出，另一個(gè)重要關(guān)鍵是采用離子選擇性的離子交換薄膜，可防止電流漏失，減少自動(dòng)放電導(dǎo)致電力流失的現(xiàn)象，因而能保持在充電態(tài)更久，而不易自動(dòng)放電。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為采用超級電容時(shí)總希望能維持充電態(tài)越久越好，不希望自動(dòng)放電導(dǎo)致電力流失。

4.MIT 發(fā)現(xiàn)新型可導(dǎo)電海綿狀 MOF 材料

美國麻省理工學(xué)院 MIT 首次發(fā)現(xiàn)了具有導(dǎo)電性的金屬-有機(jī)框架化合物 MOF 材料 (metal-organic frameworks)，海綿狀微觀結(jié)構(gòu)的新型 MOF 材料具有極高的儲能密度，有望能夠成為新一代超級電容/電池技術(shù)的核心材料�？扇〈�目前以碳納米管材料為基礎(chǔ)的超級電容器，碳納米管材料的制備條件非常嚴(yán)苛，成本高昂。

該研究成果的論文已經(jīng)刊載在最新的《自然材料》學(xué)術(shù)期刊上。

5.荷蘭開發(fā)新鋰電池技術(shù)：采用純硅陽極 電池容量增加 50%

荷蘭能源研究中心 (Energy research Centre of the Netherlands;ECN) 開發(fā)出新的鋰電池能量儲存技術(shù)，據(jù)稱可讓充電電池增加 50% 的儲存容量。

該技術(shù)采用純硅陽極，取代了鋰離子電池傳統(tǒng)上所使用的石墨陽極，從而使鋰離子電池的組件儲存容量增加了 10 倍，整個(gè)電池的儲存容量則提升了 50%。然而，采用硅晶的問題在于當(dāng)電池充電時(shí)會隨之膨脹，使得組件的尺寸增加三倍，而可能使硅層變脆，并導(dǎo)致電池材料碎裂。

ECN 使用以等離子為基礎(chǔ)的鈉米技術(shù)，將硅柱排列在銅箔上，從而為可能發(fā)生的膨脹現(xiàn)象創(chuàng)造足夠的空間，讓電池得以保持穩(wěn)定。

6.高性能石墨負(fù)極材料：中空碳微球

近日北京理工大學(xué)的 Xinyang Yue 等人基于介孔碳技術(shù)開發(fā)了一種微孔-介孔中空碳微球鋰離子電池負(fù)極材料，該材料的比表面積高達(dá) 396m2/g，該材料不僅具有高容量特性，并且具有良好的循環(huán)性能，在 2.5A/g 的電流密度下，循環(huán) 1000 次仍然保持 530mAh/g 的比容量。該材料的倍率性能也十分讓人震驚，在 60A/g 的電流密度下 (約為100C)，該材料比容量仍然可達(dá) 180mAh/g。

目前該材料最大的問題是制備成本過高，振實(shí)密度偏低，難以商業(yè)化應(yīng)用，而材料的首次不可逆容量過高的問題，可以通過負(fù)極補(bǔ)鋰等技術(shù)進(jìn)行解決。目前該方法還僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室水平，還需要進(jìn)一步研究，降低成本，提高材料的性能。

7.德國車載液流電池有望投產(chǎn) 挑戰(zhàn)動(dòng)力鋰電池?

據(jù)美國媒體 10 月 21 日消息，德國初創(chuàng)公司 Nano Flowcell 研發(fā)的液流電池技術(shù)很可能投產(chǎn)。Quantino 配備 4 個(gè)輪內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)，功率達(dá) 109 馬力。據(jù)報(bào)道，該車能在 5 秒內(nèi)從 0 加速至 100 公里 /小時(shí)。該公司目前正測試兩款原型車，并已經(jīng)在德國注冊。

8.摻雜碳納米管片 新型鋰電池受損后可自我愈合

據(jù)報(bào)道稱，研究人員開發(fā)了一種新型鋰離子電池，即使受損后，它也能迅速"再生"，恢復(fù)對外供電。發(fā)表在《Angewandte Chemie》上的論文稱，新一代電池利用一系列摻有聚合物的碳納米管片，在電池受損時(shí)不止會阻止泄露，還使"創(chuàng)傷面"能自我愈合。

研究人員認(rèn)為自愈合電池可以用于可穿戴設(shè)備--尤其是有時(shí)可能受損的可穿戴設(shè)備。新型電池還處于試驗(yàn)階段，因此要應(yīng)用在 Fitbit 健身手環(huán)或 Apple Watch 等可穿戴設(shè)備中還需要一段時(shí)間。

9.高容量鋰電正極材料：多殼金屬氧化物

目前，鋰離子電池發(fā)展所面臨著一個(gè)主要問題在于：相比于負(fù)極材料，正極材料的容量普遍偏低。V₂O₅ 由于具有較高的理論容量，被廣泛視為一種具有前景的鋰離子電池正極材料。

近日，中國科學(xué)院大學(xué)的王丹教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種利用碳微球作為模板，基于金屬陰離子吸附機(jī)理制備的中空多殼層 V₂O₅ 微球。研究者通過控制前驅(qū)體濃度、吸附溫度、吸附時(shí)間、溶劑和熱處理過程這五種不同的參數(shù)，制備了一系列不同結(jié)構(gòu)的 V₂O₅ 空心微球雖然不同的方法可能會得到相似的結(jié)構(gòu)，例如多腔空心微球及雙殼 V₂O₅ 空心微球，但不同方法制備的三殼 V₂O₅ 空心微球卻有所不同。

隨后研究者將所制得的三殼 V₂O₅ 空心微球作為鋰離子電池正極進(jìn)行電化學(xué)性能表征，研究發(fā)現(xiàn)，這種多殼層的 V₂O₅ 中空微球在 1000 mA g-1 條件下首次比容量高達(dá)447.9 mAhg-1，且循環(huán) 100 次后，比容量保持在 402.4mAh g-1。顯著高于其他 V₂O₅ 空心結(jié)構(gòu)。

這種多殼層金屬氧化物中空微球正極材料顯著地降低了正負(fù)極材料之間容量的差距，為下一代鋰離子電池的發(fā)展開創(chuàng)了一個(gè)新的渠道。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于知名期刊 Nature Energy 上。

10.倫敦帝國理工學(xué)院開發(fā)出無人機(jī)無線供電技術(shù)：以線圈取代電池

多數(shù)基于機(jī)載電池的多軸無人機(jī)，其單次充電后的續(xù)航通常難以超過 30 分鐘，這極大地限制了它們的能力。不過，倫敦帝國理工學(xué)院的科學(xué)家們，已經(jīng)開發(fā)出了一款無需電池和送電線纜的新型無人機(jī)，因?yàn)樗�能夠在空中無線攝取飛行所需的能量。

帝國理工學(xué)院表示，這是他們首次為飛行中的無人機(jī)提供無線能源。盡管目前只適用于 10CM (3.9 英寸) 的距離，但今后有望極大地拓展其應(yīng)用范圍。

這些成果中，有多少可以在不久的將來，或者很久將來實(shí)現(xiàn)呢?亦或者，遲遲未能再有進(jìn)展，然后被拋棄呢?讓我們拭目以待吧!