祁丽亚
中国石油化工股份有限公司 北京化工研究院
|推荐单位|
北京创造学会
2008年北京奥运会期间，约500辆新能源服务车穿行于鸟巢、水立方和奥运村之间，这是全球第一次大规模的新能源车示范。2022年北京张家口冬季奥运会，科技奥运与绿色奥运的理念将继续传递，新能源车将在国际舞台上扮演越来越重要的角色。
为什么一定要发展新能源车
第一，发展新能源可有效降低对石油、天然气等化石能源的高度依赖，提高我国的能源安全。第二，在传统汽车领域中国起步较晚，在关键技术和核心产品上依然有很多阻碍。而在新能源车领域，大家起点基本一致，我国可实现弯道超车。第三，传统化石能源的使用会引发严重的环境污染，而新能源汽车几乎是零排放。“碳达峰”和“碳中和”的“双碳”目标进一步凸显了新能源车的重要性。尽管具备如此多的优点，但“充电桩数量少”“充电时间长”“续航里程短”仍是新能源车主抱怨最多的三句话，也是长期制约其发展的“三座大山”。如何能够翻越这“三座大山”，实现新能源车更广、更快、更好地普及呢？关键在于用更好的电池，即发展新一代“大容量”“高倍率”“长循环”的电 池。
如何发展新一代电池
中国石化北京化工研究院团队采用了逐一攻克的办法。第一步先挑选大容量的电池材料。经过大量对比发现，金属锂理论容量是目前商业化锂电池负极材料的10倍以上，而且它的导电性很好，充放电很快，可以说是最理想的电池材料之一。可是金属锂有一个致命的问题，在长时间充放电时会长出枝晶，这就好像一个光滑的平面突然冒出千万根刺，可想而知这朵“带刺的玫瑰”最终会戳穿电池，造成短路，甚至引发爆炸。所以第二步就是解决枝晶问题。目前通用的解决办法之一是构建三维铜集流体，这就好像搭建一座铜房子，让刺在屋内生长，从而无法穿透房间。可是问题又来了，搭建这座铜房子不仅耗时耗力，而且成本很高，难以规模化生产。所以团队就在思考与其从无到有直接搭建“铜房子”，不如采用一种转化的思路：先搭建一座便宜的布房子然后再粉刷上一层铜，让它变成“铜房子”。点石成金虽然不可能实现，但点布成铜却具备可行性。现在的问题就变成了如何能够精准、360度无死角地粉刷上这层铜，团队从一种美味的食物身上得到了启发，那就是贻贝。
贻贝会分泌出一种黏蛋白，它像胶水一般牢牢吸附在船底。但就是这个让渔夫无比头疼的小家伙，在科学家眼里却如珍宝。黏蛋白的核心成分与多巴胺类似，所以可直接采用更常见的多巴胺溶液。首先将玻璃纤维布浸泡在多巴胺溶液当中，可想而知，多巴胺必定会牢牢吸附在材料表面。我们发现白色的布房子真的变成了黑色的多巴胺房子。接下来加入还原剂和铜离子溶液反应，24小时后，黑色的多巴胺房子真的变成了红色的铜房子。
不仅如此，可以将玻璃纤维布替换成生活中更为常见的材料，通过简单的浸泡，也都得到了令人满意的结果。这证实了方法的高效性，也極大地拓宽了材料的可选择性。用这种材料制备的电池经过数百次循环后，效率依然稳定在98%以上。相信，在不远的未来，即使是人们手中轻而薄的纸，经过适当改性也可用于生产大容量低成本的电池。
猜你喜欢三座大山充放电大容量基于微服务架构的日志系统电子技术与软件工程(2017年2期)2017-03-15铸造三股力量跨越“三座大山”军工文化(2017年1期)2017-03-14大容量光伏发电关键技术及对并网的影响电子技术与软件工程(2017年1期)2017-03-06采取多种控制技术延长阀控电池寿命中国管理信息化(2016年21期)2016-12-27大容量、高参数机组锅炉化学清洗应注意的问题科技创新与应用(2016年34期)2016-12-23吉林延边：建立远程教育教学课件“大容量”资源库党的生活·党员电教与远程教育(2016年11期)2016-10-31防爆蓄电池机车智能充电硐室实践应用中国高新技术企业(2015年27期)2015-07-30港口发展面临“三座大山”珠江水运(2015年4期)2015-05-08一种锂电池管理系统及方法研究电子技术与软件工程(2015年6期)2015-04-20拼美国市场要翻“三座大山”环球时报(2014-10-25)2014-10-25本文来源：http://www.triumph-cn.com/fanwendaquan/gongwenfanwen/2023/0806/94827.html