2016年1月25日 星期一

鋰電池能在低溫下運作

Lithium-Ion Battery Warms Up, Operates In Subzero Temperatures
在花費少許自我能量的情況下,一種鋰離子電池可以迅速加熱自己,克服零點。
這一進步可使那些在酷寒中的任務載具提高性能,如身處寒冷的電動車或在高海拔的無人機及太空探索。 Chao-Yang Wang(第一作者):「EC Power現已試生產機車電池型『全氣候』(all-climate)鋰離子電池了。」

研究人員說:「在低溫時,鋰離子電池lithium battery )不僅可能過熱,也會有嚴重的能量損耗問題。這會導致低速充電,有限的再生制動Regenerative brake,需要更大,更昂貴的電池組來啟動(加熱)電池,定速巡航速度Cruise Control的範圍削減量高達40%。」
以前嘗試過添加藥劑至電解質,但是,這種添加劑在高溫下會釋放減少電池壽命的氣體。以前也嘗試過使用絕熱套套住電池,另有外部加熱器加熱電池,然而這些設備使電池更大和更重,這會在高空發生一些承載重量的問題。
現在,研究人員已經開發了他們所謂的全氣候的鋰離子電池,可以從冰點以下快速加熱自己,而不需要電解液添加劑或外部加熱裝置。
他們使用了50微米的鎳箔片,這種設計使電池分流電流通過箔,而擁有90%的加熱能量效率。一旦電池的內部溫度被提升至冰點以上,電池就會回到正常的操作。
王說:「我們努力很多年,思考過許多複雜的技術,但最後。在最少的改變的情況下,鎳箔具有最高的效率,他從而解決電池不能在低溫下工作的瓶頸。
原型是能夠在20秒內從-20度加熱至0度,在30秒內從-30度加熱到0度,分別只消耗電池能量3.85.3%。這使巡航速度的範圍增加及產生更多有效能量。
例如,在-40°C,電池可以提供102,反觀沒有鎳箔的只能產生0.3每公斤瓦特小時。相似地,在-30,有鎳箔的電池能提供比無鎳箔的電池高上五至六倍以上功率
王說:「以鎳箔為自加熱的電池,可產生可觀的效能」
          科學家在研究電池的損耗時,發現,在-30°C下,反覆加熱至冰點500次,卻只耗損7.2%的電容量,若以每年有30天低於-30°C來算,少說有16年的壽命。
研究人員指出,鎳箔約每公斤$ 10,每千瓦需100克左右,因此成本為每千瓦時10美分。假設每千瓦時的鋰離子電池成本為$ 250,他們估計,他們電池只會重1.5%,而成本僅比傳統電池貴0.04個百分點。 
王說:「我們的目標是在2017年前,在5秒內加熱且只花1%的電池容量。」
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Illustration: Xiao-Guang Yang and Chao-Yang Wang