偏科生锂硫电池?太阳能无人机用它连飞11天
【菜科解读】
由于电子产品的广泛使用,以及当下新能源车的迅速普及,我们似乎可以这么说,过去没有哪一个时代,比我们现在更关心电池的能量密度了。
大众较为了解的三元锂电池,其电芯的能量密度可以达到300瓦时/千克,然而,一种技术还不成熟,且还未获得广泛应用的锂硫电池,能轻松实现600瓦时/千克的能量密度,而理论能量密度更是高得惊人!
国际电池材料协会发布的《锂硫电池白皮书》中指出,锂硫电池的理论能量密度为2600瓦时/千克!
如此诱人的能量密度,必然会吸引各国技术人员进行研究。
今年2月29日,国家自然科学基金委员会发布了2023年度“中国科学十大进展”,一项有关锂硫电池的研究成功入选。
今天,咱们就来好好了解一下这种电池。
同族元素
各种正在研究的电池中,要说能量密度最高的,其实还不是锂硫电池,而是锂空气电池,它的理论能量密度高达3500瓦时/千克以上,比锂硫电池的理论能量密度高很多。
其原理是以锂为负极材料,以空气中的氧为正极材料。
放电时,氧气在催化剂的作用下与锂离子反应生成过氧化锂;充电时,氧化锂分解生成氧气和锂离子。
毫无疑问,这种电池目前还存在大量的技术难点,比如:
放电时生成的氧化锂会沉积起来,继而阻碍电池的充放电效率。
空气中的水分和杂质会对电池造成腐蚀,缩短电池寿命。
因此,目前实验室在研究“锂空气电池”时,常常是在“纯氧”环境下进行的。
也许未来会成功,但是目前,锂空气电池还不是我们能达到的成熟技术。
既然使用“氧气”作为锂电池的正极太超前,那么,是否存在稍微现实一点的材料呢?当然是有的。
元素周期表,图片来自Wikipedia。
在元素周期表中,锂元素和钠元素属于同族元素,它们拥有相似的化学性质。
因此,在锂离子电池广泛使用的今天,钠离子电池也逐渐走向了商用,且未来可期。
元素周期表,图片来自Wikipedia。
在元素1316.cc周期表中,氧和硫亦属于同族元素,两者具备相似的化学性质。
既然“氧”在锂空气电池中可以作为正极,那么同族元素的硫,也同样可以作为电池中的正极——这便是锂硫电池。
锂硫电池的历史
锂硫电池的研究始于20世纪60年代。
1967年,Herbert和Ulam首次提出,可以将硫作为锂电池的正极材料。
需要注意的是,此时提出的“锂硫电池”还属于原电池,也就是一次性使用的电池。
20世纪80年代,Plichta等人研究了锂硫电池的充放电机制。
20世纪90年代起,锂硫电池的研究取得了重大进展,能量密度不断提高。
然而,锂硫电池的安全性和经济性比较差。
2014年后,锂硫电池开始小量进入尝试应用阶段。
大型太阳能无人机上的应用
图为欧洲空客公司设计制造的Zephyr系列大型太阳能无人机,图片来自Wikipedia。
2014年,大型太阳能无人机Zephyr7,也就是“西风7号”,使用锂硫电池连续飞行了11天。
Sion Power当时为它提供的锂硫电池,其能量密度高达350瓦时/千克。
似乎350瓦时/千克这个能量密度看起来一般般,但需要注意的是,这可是在10年前的2014年。
彼时,新能源车才刚刚起步,那时使用的锂离子电池,其能量密度现在看来低得可怜。
虽然西风7号使用的是锂硫电池,但较新的“Zephyr S”,也叫“西风8号”,其在2022年实现了64天的高空连续飞行,然而,在“西风8号”上却并未使用锂硫电池。
这也从侧面说明,锂硫电池目前还处于小量尝试应用阶段。
2020年,装载了锂硫电池并由韩国航空航天研究所开发的高空太阳能无人机“EAV-3”,成功进行了平流层飞行试验。
EAV-3太阳能无人机,图片来自Wikipedia。
在2020年的这次飞行试验中,EAV-3最高飞行高度为22千米。
在总长为13个小时的飞行中,无人机在12千米至22千米高度的平流层中稳定飞行了7个小时。
锂硫电池优势
综上,我们可以看出,锂硫电池已处在小范围尝试应用中。
跟传统锂离子电池相比,它有以下两大核心优势:
1、锂硫电池的理论能量密度远超传统锂离子电池。
10年前,锂硫电池就已经实现350瓦时/千克,而目前的传统锂离子电池也没有超越此能量密度。
能量密度又叫“质量能量密度”,它是指单位质量所具有的能量。
例如:
#p#分页标题#e#两组质量相同的电池,A电池组的能量密度为200瓦时/千克,B电池组的能量密度为400瓦时/千克,那这就意味着:在相同使用环境下,A电池组的续航时间将是B电池的两倍。
飞行于两万米以上空气极为稀薄的大型太阳能无人机,它们极其在乎自身的重量,因此,它们在早期尝试使用了锂硫电池,而核心目的就是让电池组尽可能轻,同时储能容量尽可能大。
黄色的硫磺燃烧时会融化成血红色液体并发出蓝色火焰。
图片来自Wikipedia。
2、锂硫电池中的“硫”材料,价格极为低廉,且全球储量丰富。
若未来锂硫电池技术真的成熟了,获得大规模使用后,也不大会被硫的稀缺问题和价格问题所困扰。
一名男子从印度尼西亚某火山中携带硫磺块,图片来自Wikipedia。
锂硫电池当前的困难
单质硫和硫化锂的体积差异悬殊,在电池的还原反应中,从单质硫变成“一硫化二锂”时会带来80%左右的体积膨胀。
体积膨胀
换句话说,锂硫电池的体积会比较大。
如果是前面提到的大型太阳能无人机倒还好,因为其本身体积巨大,所以对电池体积的膨胀有不小的承受空间。
而换作我们身边常用的手机或汽车就有点让人头疼了,因为这两者都对电池体积的大小有限制,尤其是手机。
穿梭效应
体积膨胀并非最大的困难,锂硫电池目前最大的技术难点是“多硫化锂穿梭效应”。
锂硫电池在充放电过程中,中间产物多硫化锂会溶解在电解液中,并迁移到电池负极,继而与锂金属发生反应,生成新的硫化锂。
这一过程称为“多硫化锂穿梭效应”,会导致电池容量快速衰减,循环寿命缩短。
锂硫电池工作原理及“穿梭”效应,图片来自Wikipedia。
最新进展
为了解决当前的技术难点,研究人员需要对锂硫电池内部发生的化学反应了解得清楚一些,再清楚一些,继而才能针对性地解决问题。
然而,由于传统的原位显微研究技术的时空分辨率低,以及锂硫体系不稳定等因素,人们很难做到这一点。
2023年度“中国科学十大进展”中,来自厦门大学的廖洪钢、孙世刚和北京化工大学陈建峰等人,他们开发出了高分辨电化学原位透射电镜技术,对锂硫电池界面反应实现了原子尺度动态实时观测和研究。
更重要的是,近百年来,“电化学界面反应”通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子1316.cc途径。
而这次,我国研究人员的研究揭示出还存在第三种途径,这就是“电荷存储聚集反应”。
无疑,这个新发现将为锂硫电池未来的设计提供指导。
奔驰c200l钥匙电池型号是什么?奔驰c200l钥匙电池型号是什么
奔驰C200L更换钥匙电池的步骤如下:轻扣钥匙背面的小开关,取出机械钥匙。
按下钥匙背面的钥匙后盖打开按键,拆下后盖。
推动钥匙左侧的电池舱。
使用小号平头螺丝刀拆下电量耗尽的电池。
插入新电池即可。
奔驰c200l胎压报警怎么消除奔驰c200l胎压报警消除方法如下:冷车空载情况下检查轮胎的胎压,调整到合适的胎压。
启动车辆后在中控屏找到车辆。
在中控屏车辆设置内找到轮胎设置。
选择SET胎压复位即可。
奔驰c200l是几缸奔驰c200l搭载的是四缸发动机,这款车搭载了一台1.5T涡轮增压发动机,这台发动机的型号为M264。
在动力方面,这款车搭载了一台全新的1.5T四缸涡轮增压发动机,这台发动机的最大功率为156马力,最大扭矩为250牛米,在传动系统方面,与发动机相匹配的是9挡手自一体变速箱。
值得一提的是,这套动力总成符合最新的国六排放标准。
这款车搭载的发动机采用第三代BlueDIRECT缸内直喷技术,这款发动机并不只是增加一个高压油泵那么简单,这项先进的技术可以在一个冲程内最多实现五次燃油喷射,发动机在工作的过程中,火花塞可以在1毫秒内实现四次电火花释放。
配合发动机采用的缸内涡流设计,使发动机在工作的过程中混合气体可以更加充分的燃烧,进一步提升发动机的工作效率。
因为这款发动机采用的是低惯量涡轮,能最大化地缓解涡轮迟滞现象,在驾驶汽车的过程中,这套动力系统的表现更加稳定,行驶过程也更加平顺。
奔驰c200l开空调有汽油味油箱中的汽油加的太满。
碳罐是通过一个通气管与汽油箱顶部向连接的,正常情况下管路中是汽油蒸汽。
如果汽油加的过满,这个通气管中也充满了液体汽油,甚至碳罐中也充满了汽油,这种情况碳罐是无法正常工作的,汽油就会逸出到发动机舱中。
奔驰c200l是前驱还是后驱奔驰C200L是后轮驱动。
后轮驱动的车辆,发动机多为立式发动机,往往会占据车内的空余空间,受车身结构的影响,后排地板会有较高的凸起,容易影响后排中间乘客的乘坐感受。
但后驱更稳定,在雪道上的循迹性能优于前驱。
在坡道上行驶时,前驱更稳定,前驱更安全。
本田雅阁的车型特点?本田雅阁车钥匙如何换电池
本田雅阁的车型特点本田雅阁的车型特点如下:外观设计简洁大气。
本田雅阁的外观设计线条流畅,雾灯区域采用了LED光源。
内饰设计科技感十足。
本田雅阁的内饰采用了双层仪表盘设计,中控台配备了大尺寸液晶屏幕。
动力表现强劲。
本田雅阁搭载了1.5T和2.0T两种不同排量的涡轮增压发动机,最大功率分别为194马力和252马力。
安全配置比较丰富。
本田雅阁的安全配置包括前排双气囊、侧气囊、带电子稳定控制的ABS防抱死制动系统、倒车影像等。
操控性能出色。
本田雅阁的悬挂系统采用了McPherson式前悬挂和多连杆式后悬挂。
空间表现宽敞。
本田雅阁的车身尺寸较大,内部空间较为宽敞,尤其是后排腿部空间较为宽裕。
本田雅阁怎么自动跟车1、D档位会自动根据实际情况电脑进行自动加减档,能够很大程度上方便了驾驶员的行车过程。
本田雅阁汽车的而驾驶员只需要踩油门即可。
2、R档位使用在汽车倒车过程,但是汽车驾驶员需要注意本田雅阁汽车油门的控制,还得按汽车拨杆上的保险按钮,才可以变换为R档位模式进行倒车过程。
N空档为防止本田雅阁停车后溜情况的出现,如果汽车处于空挡需要踩刹车防止后溜。
本田雅阁十代用什么机油本田雅阁十代用0w20或者5w30的机油。
机油5w-30指的是这个机油的SAE标准黏度值,“W”表示Winter(冬季),5W代表耐外部低温-30C,其前面的数字越小说明机油的低温流动性越好,代表可供使用的环境温度越低,在冷启动时对发动机的保护能力越好。
W后面的数字代表机油在100℃时的运动粘度,数值越高说明粘度越高。
机油型号种类的区分如下:1、高温型(如SAE20-SAE50):数字表示100*C时的粘度,数字越大粘度越高;2、低温型(如SAEOW-SAE25W):W表示仅用于冬天,数字越小粘度越低,低温流动性越好;3、全天候型(如SAE15W/40、10W/40、5W/50):表示低温时的粘度等级分别符合SAE15W、10W、5W的要求、高温时的粘度等级分别符合SAE40、50的要求,属于冬夏通用型。
本田雅阁汽车仪表盘参数怎么读1、进入驾驶室可以在驾驶员前面的位置看到仪表盘2、在左边的大仪表是汽车发动机转速表,转速单位为千转/分钟,最高8千转每分钟3、在右边的大仪表是汽车的时速表,速度单位为千米/小时,最高240千米没显示4、左侧的仪表是汽车发动机水温高低的指示表,H为高温,C为低温5、右侧的仪表是汽车燃油量指示表,E表示燃油耗尽,F表示燃油加满6、在中间液晶屏还可以看到挂挡的档位所在