在锂电池技术已经成熟的今天,钠电池能够带来哪些改变?

   2022-03-01 工业品商城101
核心提示:显示器随处可见,但是将显示器融入到织物中,同时保证织物的柔软性、透气性却是一项难题。纳米材料便则可解决这一难题。彭慧胜教授团队着眼于研制负载有发光活性材料的高分子复合纤维和透明导电的高分子凝胶纤维,通过两者在编织过程中的经纬交织形成电致发光单元,利用有效的电路控制实现新型柔性显示织物,最后生产出用于
        显示器随处可见,但是将显示器融入到织物中,同时保证织物的柔软性、透气性却是一项难题。纳米材料便则可解决这一难题。彭慧胜教授团队着眼于研制负载有发光活性材料的高分子复合纤维和透明导电的高分子凝胶纤维,通过两者在编织过程中的经纬交织形成电致发光单元,利用有效的电路控制实现新型柔性显示织物,最后生产出用于编织的发光纤维材料。该织物轻薄、舒适,适用于极地科考、地质勘探等野外工作。研究人员只需在衣物上轻点几下,即可实时显示位置信息,地图导航由“衣”指引。此外,语言障碍人群可以此作为高效便捷交流和表达的工具。
  能源作为碳达峰、碳中和工程中重要的一环,对于实现绿色低碳发展有非常重要的意义,而钠电池作为近年来被看好的一类二次电池(可充电电池),同样受到了广泛关注,并被认为是能为现有能源存储模式带来改变的技术。因此,工信部计划推动钠电池全面商业化也在意料之中。但是对于大部分人来说,相较于已经完全进入我们生活的锂电池,对于钠电池其实并不了解。
  事实上,钠电池相较于锂电池并不年轻,早在上世纪八十年代前后钠电池的研究便开始了,但是受限于电极材料的研发瓶颈,钠电池不得不面对停滞不前的窘境,被迅速发展的锂电池甩在脑后。但是随着技术的发展以及研究的不断进行,2018年,随着南京理工大学夏晖教授与中外团队合作在锰基正极材料研究方面取得重要进展,钠电池也终于打破了瓶颈,并在几年内实现了技术的突破,展现出商品化的可能。
  与此同时,一个问题也随之产生:在锂电池技术已经成熟的今天,钠电池能够带来哪些改变?它与锂电池相比,又有哪些优劣?
  其实,如果从工作原理来说,钠电池和锂离子电池具备很大的相似性,但是,它有个得天独厚的优势——储备量。尽管锂电池目前在我们生活中非常常见,但事实上锂的资源总储量并不可观,并且其分布不均匀,大部分都集中在南美洲。这也导致了锂电池生产非常依赖资源进口,并且也存在持续发展上的资源储量问题。而与锂相比,钠是地壳中储量第六丰富的元素,并且钠离子化合物可获取性强,这让钠电池的材料获取以及未来的成本压缩都展现出了明显的优势。除此之外,钠电池相较于锂电池,能更好的应对过充、过放、短路等问题,并且低温性能和快充方面也更优异。
  不过,这也并不是说钠电池就可以取代锂电池。事实上,由于钠离子相较于锂离子更活泼,质量与半径也更大,因此钠电池的能量密度也较低。而这也导致钠电池目前的适用场景只能固定在对能量密度要求较低的领域,例如电助力自行车、家庭储能等,像高速电动汽车这种对于电池能量密度有较高要求的产品就还无法支持钠电池的使用。
  此外,现阶段的钠电池还面临一个“矛盾”的问题。尽管,从原材料角度来说,钠电池的成本压缩非常可观,但是由于生产技术还并不算成熟。目前生产钠电池会在辅材以及工艺上产生大量的成本开销,按相关企业给出的数据来看,这笔开销可以占据制造成本的7成甚至更多,而这也直接导致了,钠电池现阶段很难去控制成本,相关的产品自然也无法在生产成本上产生明显优势。因此想要实现真正的商品化,其实还需要很长时间的打磨。
  这是因为织物内搭接结构由发光经线和导电纬线组成。从横截面方向看,其中一根透明导电纤维通过编织与其经纬搭接,另一根为涂覆有发光材料的导电纱线。施加交流电压后,位于发光纤维上的高分子复合发光活性层在搭接点区域被电场激发,就形成了一个个发光像素点。在电场的激发下,电极和发光层凭借物理搭接,实现发光。
  该方法可以将发光器件制备与织物编织过程相统一,利用工业化编织设备,组成长6米、宽0.25米、含约50万个发光点的发光织物,发光点之间最小的间距为0.8毫米,满足部分应用的分辨率需求。此外,更换发光材料,还能实现多色发光单元,呈现多彩织物。
  该类材料与传统的平板发光器件相比,发光纤维直径更精确,在0.2毫米至0.5毫米之间调控。不仅如此,以此为材料梭织而成的衣物,可紧贴人体轮廓,如同普通织物般轻薄透气,穿着舒适。
  从研究初始到开花结果,技术攻坚克难历经十余年。研究团队先后解决了电致变色使用时域受制、共轭高分子活性层在高曲率纤维电极表面难均匀成膜、在微米的纤维上构建程序化控制发光点、织物如何适应外界环境的改变等多个难题。
 
 
 
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