關(guān)于充電機充電無負極鋰電池的冷知識都在這里了，信不信由你
2017-9-3 8:58:08??????點擊：
美國馬薩諸塞州的一家公司SolidEnergy Systems表明，新研宣布一種“充電機充電無負極鋰電池”，運用一種超薄到近乎沒有金屬負極和愈加安全的電解液，讓手機續(xù)航和電動車的充電問題迎刃而解。值得一提的是，該公司于2013年獲得了450萬美元的A輪融資。
答復(fù)：@知乎 鋰電檻內(nèi)助哥淡定
定論一：充電機充電無負極鋰電池是一個概念上的底子過錯。
定論二：原新聞耍了一個文字游戲，其實就是把負極減薄，很薄很薄就等于“無負極”了嗎？扯～
定論三：這個報道的充電機充電蓄電池運用的是具有嚴峻安全隱患的鋰金屬作負極，這早就被業(yè)界所扔掉。
作為搞鋰電的，我對這種層出不群的忽悠真實有點出離憤恨了。%&$#@。。。現(xiàn)在靜下心來說幾句。
點擊進入第一條新聞“能量爆棚！充電機充電無負極鋰電池將面世”，看到的是什么，是文字游戲。“一種超薄到近乎沒有金屬負極”=”充電機充電無負極鋰電池“嗎？人不能夠這么無恥，忽悠也要有點底線出點本錢。人家打磨摩托羅拉的芯片最起碼還出付出了鉗工師傅的汗水，特么現(xiàn)在現(xiàn)已到只用語文知識就能夠搞充電機充電鋰電池了。
我不知道是誰首要提出這個概念的，我也不想浪費時間去查找（狗屎需求一定要吃下才干嘗出是狗屎嗎？對不住我又激動了）。首要如果有人以為充電機充電蓄電池能夠“無負極”，請回去學(xué)習(xí)中學(xué)化學(xué)的電化學(xué)內(nèi)容。充電機充電蓄電池為什么非要有正極，為什么非要有負極呢？
是由于充電機充電蓄電池是儲能裝置，儲能時把電能轉(zhuǎn)化成電化學(xué)能貯存（充電進程），再把電化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能（放電做功進程）。電化學(xué)能的貯存和轉(zhuǎn)化其實是我們學(xué)過化學(xué)都能夠了解的一個進程——氧化復(fù)原反響。放電時，電子通過外回路進入正極（電流流向負極,這是定義的電流方向），如此則正極資料被復(fù)原，與此一起充電機充電蓄電池內(nèi)部為了平衡正極過多的負電荷，正離子（如鋰離子，氫離子）必須進入正極；關(guān)于負極來說，放電時電子從負極資料釋出進入外回路，負極資料被氧化，充電機充電蓄電池內(nèi)部為了平衡負極過多的正電荷，正離子從負極脫出。充電的進程僅僅把這些反響逆過來進行就能夠了。如下圖
以上這個進程講起來是很拗口，特別對那些對電化學(xué)不是很懂的同學(xué)。可是只需學(xué)過化學(xué)，就能夠了解充電機充電蓄電池儲能其實就是個氧化復(fù)原反響進程，能量的貯存和轉(zhuǎn)化沒有什么奇特，就來自于反響的自由能。所以有氧化就必須有復(fù)原，有失電子就有得電子，那么現(xiàn)在我們就能夠了解了，為什么“充電機充電無負極鋰電池”整個在概念上就是扯淡。沒有負極了，那你把負極的氧化反響（放電時）扔到另一個平行空間了嗎？這樣仍是充電機充電蓄電池？如果誰真的牛B弄出個“充電機充電無負極鋰電池”，大能夠不必叫充電機充電蓄電池這么老土的姓名（從伏打就開端叫了，又老又土），作為一種全新概念的儲能辦法，那諾獎不搬給你搬給誰？
話說回來，看起來其實這幫MIT的人也不敢欺師滅祖，沒有敢說他們弄出了一個“充電機充電無負極鋰電池”，其實僅僅一個“負極很薄很薄的充電機充電蓄電池”，所以加個引號變成“充電機充電無負極鋰電池了”。這是一個好思路啊，今后如果我們能做出很薄很薄的充電機充電蓄電池，我們就能夠加個引號說我們的手機是“無充電機充電蓄電池手機”了對不？學(xué)著點吧。。
話再說回來，一看第一條新聞那個圖我就笑了。solid energy的“充電機充電無負極鋰電池”是啥？本來就是Li金屬作負極+LiCoO2作正極的充電機充電蓄電池，僅僅把Li負極給做薄了。這種充電機充電蓄電池的構(gòu)架和正負極資料不是10后，不是00后，不90后，也不是80后，是七十年代充電機充電鋰電池剛誕生時（更準去一點說是鈷酸鋰剛被用作充電機充電蓄電池正極資料時）的姿態(tài)。
在這兒我要引證充電機充電蓄電池范疇內(nèi)聞名的不忽悠大牛（留意這個定語，業(yè)界良知），加拿大Dalhousie大學(xué)的Jeff Dahn教授的一句話，Am I a dinosaur? 這是他在那個批判鋰空氣充電機充電蓄電池的聞名ppt里講的，批判近幾年一窩蜂涌入充電機充電蓄電池界、不在行也不調(diào)研、只知道炒概念、乃至不知道他們炒的概念早就被工業(yè)界實踐證明沒有出路還在像發(fā)現(xiàn)新大陸一樣繼續(xù)炒的人！這句話用在這兒真實太恰切了。為什么呢，容我漸漸道來。
鋰金屬是金屬里邊密度最小（最輕，如果不考慮氫“金屬”），并且電極電勢最低的金屬。這也是為什么幾十年前研討固態(tài)充電機充電蓄電池時我們一會兒就首選了它。電極電勢最低，所以是最抱負的負極資料（由于為了進步儲能的能量密度，除了進步容量也要進步電壓，當然選最低的負極）
幾十年前的人一點也不笨，剛開端人家就選了鋰作負極，所以開端（可充電）充電機充電蓄電池不叫充電機充電鋰離子電池，叫充電機充電鋰電池，由于負極用的是鋰金屬。工業(yè)界也做出了產(chǎn)品，如下圖，加拿大的Moli公司出產(chǎn)的充電機充電蓄電池：
Li/MnO2 rechargeable cell, Moli Energy about 1989
但為什么后來我們都不必功能這么好的鋰金屬作負極了呢？兩個字，安全！鋰金屬作負極一個喪命的問題就是安全，會焚燒會爆破。為什么呢？由于鋰金屬會與non-aqueous電解液反響，一般來說抱負的狀況是這樣的反響會在負極鋰金屬上生成一層passivation layer來阻撓鋰金屬的進一步反響。
但往往實踐發(fā)作的狀況會違背我們的幻想：充電的時分鋰離子回到負極，沒有老老實實變回“平平”的鋰金屬層，而是會堆積成一種叫“枝晶”的東西（下圖），這種東西一旦構(gòu)成，由于其外表自由能利于繼續(xù)成長，所以每次充電就會滋長這些枝晶的長大，最終這種鋰的奇葩就會刺破隔閡觸摸正極——幻想一下如果充電機充電蓄電池內(nèi)部連一根導(dǎo)線接通正極和負極是什么景象——沒錯，就是短路。有機電解液都是易燃物，今后的事我就不必再解說了。
下面看看加拿大Moli的凄慘故事：
Dec. 1988 - 2 Million Li/MoS2 cells in the field
(NEC laptop and NTT Cell phone)
- Spring 1989 - Li/MnO2 cell ready to go
- Spring 1989 - Safety incidents in the field
- Summer 1989 - We understand theproblems
- Summer 1989 - Complete recall of all phone
packs and Moli goes into receivership.
- Spring 1990 - NEC and Mitsui buy Moli.
就是由于這個該死的鋰金屬做負極。可是收買Moli的日本人，連續(xù)了他們一向一根筋軸到死不見棺材不落淚的精力，做了這些：
NEC and Mitsui insist on the "Confirmation Test“ when they purchase Moli in 1990.
500,000 cells made, each individually x-rayed for
manufacturing defects.
50,000 cell phone battery packs built and cycled
under low rate conditions. (Over 5000 chargers
built for the task.)
After 1.5 years of assembly and testing many
serious failures.
NEC and Mitsui decide to abandon Li metal cells
FOREVER.
（此部分悉數(shù)資料來自于Jeff Dahn教授吐槽鋰空充電機充電蓄電池的聞名ppt，http://www.almaden.ibm.com/institute/2009/resources/2009/presentations/JeffDahn-AlmadenInstitute2009.pdf，版權(quán)歸于Dahn教授）
的確敬服鬼子們，看看今日誰能為了Confirmation Test，做500,000 個cell，每一個用x射線掃defects. 再來50,000個的手機充電機充電蓄電池測驗，整整搞1.5年，最終定論就是這個是好疼的坑（囧）。聯(lián)想到于此一起索尼扔掉了鋰金屬，換成石墨做負極，整出來了充電機充電鋰離子電池，占領(lǐng)了市場。。。NEC心里不知道怎樣想的。。
所以，鋰金屬作負極在充電機充電蓄電池工業(yè)界是一個滑鐵盧般經(jīng)典的事例，現(xiàn)在每逢充電機充電蓄電池工業(yè)界的行內(nèi)助（特別是鬼子們）聽到有人忽悠鋰空氣、鋰硫充電機充電蓄電池時，他們的嘴邊都是揚起一絲殘暴的淺笑。
鋰空鋰硫這些東西，且不說本身那一堆“極端具有應(yīng)戰(zhàn)性”的問題（其實有些說白了就是無解），他們的“巨大潛力和光明的未來”悉數(shù)根據(jù)這樣一個假設(shè)，就是鋰金屬能夠作負極（不然那些高容量高能量密度都是虛幻）。聯(lián)絡(luò)到我方才講的那些，很多人就知道為啥能夠定心呵呵了。
當然我的意思不是說這些范疇就沒有價值了，并且很多人現(xiàn)在掉頭回來開端大力研討怎樣才干解決鋰金屬作負極的一些問題。可是這個范疇的確應(yīng)戰(zhàn)絕大，需求打破，我覺得不是弄些納米的玩意來各種維護（某坦聞名教授現(xiàn)已發(fā)文表明他們用納米辦法怎樣怎樣，我好像現(xiàn)已評估過了），應(yīng)該在電解液方面下大功夫，找到穩(wěn)定的電解液（有機大牛們好像對這一塊不敢愛好，幾十年了仍是用那一堆碳酸和醚）或固態(tài)電解液。只需鋰負極有所打破，那么現(xiàn)在充電機充電蓄電池的功能立刻能上一個大臺階。
關(guān)于本題的“充電機充電無負極鋰電池”，通過我這么一通怨言，我們大約應(yīng)該了解了。其有用的仍是鈷酸鋰作正極（現(xiàn)在業(yè)界開端尋覓替代這個又貴且毒的東西，不過人家功能的確好），用鋰金屬作負極（開玩笑）的一個原始概念。并且這樣一個東西，體積能量密度也不高，有人算過LiCoO2+石墨系統(tǒng)的體積能量密度是1450 Wh/L（根據(jù)最抱負的狀況，Assume perfect, zero thickness separator），并且LiCoO2和石墨系統(tǒng)不管從安全、老練、產(chǎn)業(yè)化方面都更強。
Donald R. Sadoway 是MIT資料系聞名的教授，一直是在研討金屬液流充電機充電蓄電池。這個人很能說，演（hu）講（you）能力超強，MIT最火課的老師之一，TED上有他關(guān)于自己液流充電機充電蓄電池的演講我們自己去搜。由于他是冶金身世，所以自己喜歡介（chui）紹（xu）他的金屬液流充電機充電蓄電池能夠了解。他的社交能力超強，連比爾蓋茨都對他感（bei）興（hu）趣（you）。
他常常靠踩著鋰電來兜銷自己的概念。他那個液流充電機充電蓄電池嘛，他說用作大規(guī)模儲能充電機充電蓄電池怎樣怎樣好，可是業(yè)界普遍的觀點是：牛皮吹太大，功能并不怎樣好。可是他畢竟是MIT的教授，我不知道他對這個“充電機充電無負極鋰電池”的概念什么奉獻，最起碼那個液流充電機充電蓄電池比這個靠譜一萬倍。
油價又降了，看來我們這些搞新能源動力的日子又要欠好過了。
答復(fù)：@知乎 鋰電檻內(nèi)助哥淡定
定論一：充電機充電無負極鋰電池是一個概念上的底子過錯。
定論二：原新聞耍了一個文字游戲，其實就是把負極減薄，很薄很薄就等于“無負極”了嗎？扯～
定論三：這個報道的充電機充電蓄電池運用的是具有嚴峻安全隱患的鋰金屬作負極，這早就被業(yè)界所扔掉。
作為搞鋰電的，我對這種層出不群的忽悠真實有點出離憤恨了。%&$#@。。。現(xiàn)在靜下心來說幾句。
點擊進入第一條新聞“能量爆棚！充電機充電無負極鋰電池將面世”，看到的是什么，是文字游戲。“一種超薄到近乎沒有金屬負極”=”充電機充電無負極鋰電池“嗎？人不能夠這么無恥，忽悠也要有點底線出點本錢。人家打磨摩托羅拉的芯片最起碼還出付出了鉗工師傅的汗水，特么現(xiàn)在現(xiàn)已到只用語文知識就能夠搞充電機充電鋰電池了。
我不知道是誰首要提出這個概念的，我也不想浪費時間去查找（狗屎需求一定要吃下才干嘗出是狗屎嗎？對不住我又激動了）。首要如果有人以為充電機充電蓄電池能夠“無負極”，請回去學(xué)習(xí)中學(xué)化學(xué)的電化學(xué)內(nèi)容。充電機充電蓄電池為什么非要有正極，為什么非要有負極呢？
是由于充電機充電蓄電池是儲能裝置，儲能時把電能轉(zhuǎn)化成電化學(xué)能貯存（充電進程），再把電化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能（放電做功進程）。電化學(xué)能的貯存和轉(zhuǎn)化其實是我們學(xué)過化學(xué)都能夠了解的一個進程——氧化復(fù)原反響。放電時，電子通過外回路進入正極（電流流向負極,這是定義的電流方向），如此則正極資料被復(fù)原，與此一起充電機充電蓄電池內(nèi)部為了平衡正極過多的負電荷，正離子（如鋰離子，氫離子）必須進入正極；關(guān)于負極來說，放電時電子從負極資料釋出進入外回路，負極資料被氧化，充電機充電蓄電池內(nèi)部為了平衡負極過多的正電荷，正離子從負極脫出。充電的進程僅僅把這些反響逆過來進行就能夠了。如下圖
以上這個進程講起來是很拗口，特別對那些對電化學(xué)不是很懂的同學(xué)。可是只需學(xué)過化學(xué)，就能夠了解充電機充電蓄電池儲能其實就是個氧化復(fù)原反響進程，能量的貯存和轉(zhuǎn)化沒有什么奇特，就來自于反響的自由能。所以有氧化就必須有復(fù)原，有失電子就有得電子，那么現(xiàn)在我們就能夠了解了，為什么“充電機充電無負極鋰電池”整個在概念上就是扯淡。沒有負極了，那你把負極的氧化反響（放電時）扔到另一個平行空間了嗎？這樣仍是充電機充電蓄電池？如果誰真的牛B弄出個“充電機充電無負極鋰電池”，大能夠不必叫充電機充電蓄電池這么老土的姓名（從伏打就開端叫了，又老又土），作為一種全新概念的儲能辦法，那諾獎不搬給你搬給誰？
話說回來，看起來其實這幫MIT的人也不敢欺師滅祖，沒有敢說他們弄出了一個“充電機充電無負極鋰電池”，其實僅僅一個“負極很薄很薄的充電機充電蓄電池”，所以加個引號變成“充電機充電無負極鋰電池了”。這是一個好思路啊，今后如果我們能做出很薄很薄的充電機充電蓄電池，我們就能夠加個引號說我們的手機是“無充電機充電蓄電池手機”了對不？學(xué)著點吧。。
話再說回來，一看第一條新聞那個圖我就笑了。solid energy的“充電機充電無負極鋰電池”是啥？本來就是Li金屬作負極+LiCoO2作正極的充電機充電蓄電池，僅僅把Li負極給做薄了。這種充電機充電蓄電池的構(gòu)架和正負極資料不是10后，不是00后，不90后，也不是80后，是七十年代充電機充電鋰電池剛誕生時（更準去一點說是鈷酸鋰剛被用作充電機充電蓄電池正極資料時）的姿態(tài)。
在這兒我要引證充電機充電蓄電池范疇內(nèi)聞名的不忽悠大牛（留意這個定語，業(yè)界良知），加拿大Dalhousie大學(xué)的Jeff Dahn教授的一句話，Am I a dinosaur? 這是他在那個批判鋰空氣充電機充電蓄電池的聞名ppt里講的，批判近幾年一窩蜂涌入充電機充電蓄電池界、不在行也不調(diào)研、只知道炒概念、乃至不知道他們炒的概念早就被工業(yè)界實踐證明沒有出路還在像發(fā)現(xiàn)新大陸一樣繼續(xù)炒的人！這句話用在這兒真實太恰切了。為什么呢，容我漸漸道來。
鋰金屬是金屬里邊密度最小（最輕，如果不考慮氫“金屬”），并且電極電勢最低的金屬。這也是為什么幾十年前研討固態(tài)充電機充電蓄電池時我們一會兒就首選了它。電極電勢最低，所以是最抱負的負極資料（由于為了進步儲能的能量密度，除了進步容量也要進步電壓，當然選最低的負極）
幾十年前的人一點也不笨，剛開端人家就選了鋰作負極，所以開端（可充電）充電機充電蓄電池不叫充電機充電鋰離子電池，叫充電機充電鋰電池，由于負極用的是鋰金屬。工業(yè)界也做出了產(chǎn)品，如下圖，加拿大的Moli公司出產(chǎn)的充電機充電蓄電池：
Li/MnO2 rechargeable cell, Moli Energy about 1989
但為什么后來我們都不必功能這么好的鋰金屬作負極了呢？兩個字，安全！鋰金屬作負極一個喪命的問題就是安全，會焚燒會爆破。為什么呢？由于鋰金屬會與non-aqueous電解液反響，一般來說抱負的狀況是這樣的反響會在負極鋰金屬上生成一層passivation layer來阻撓鋰金屬的進一步反響。
但往往實踐發(fā)作的狀況會違背我們的幻想：充電的時分鋰離子回到負極，沒有老老實實變回“平平”的鋰金屬層，而是會堆積成一種叫“枝晶”的東西（下圖），這種東西一旦構(gòu)成，由于其外表自由能利于繼續(xù)成長，所以每次充電就會滋長這些枝晶的長大，最終這種鋰的奇葩就會刺破隔閡觸摸正極——幻想一下如果充電機充電蓄電池內(nèi)部連一根導(dǎo)線接通正極和負極是什么景象——沒錯，就是短路。有機電解液都是易燃物，今后的事我就不必再解說了。
下面看看加拿大Moli的凄慘故事：
Dec. 1988 - 2 Million Li/MoS2 cells in the field
(NEC laptop and NTT Cell phone)
- Spring 1989 - Li/MnO2 cell ready to go
- Spring 1989 - Safety incidents in the field
- Summer 1989 - We understand theproblems
- Summer 1989 - Complete recall of all phone
packs and Moli goes into receivership.
- Spring 1990 - NEC and Mitsui buy Moli.
就是由于這個該死的鋰金屬做負極。可是收買Moli的日本人，連續(xù)了他們一向一根筋軸到死不見棺材不落淚的精力，做了這些：
NEC and Mitsui insist on the "Confirmation Test“ when they purchase Moli in 1990.
500,000 cells made, each individually x-rayed for
manufacturing defects.
50,000 cell phone battery packs built and cycled
under low rate conditions. (Over 5000 chargers
built for the task.)
After 1.5 years of assembly and testing many
serious failures.
NEC and Mitsui decide to abandon Li metal cells
FOREVER.
（此部分悉數(shù)資料來自于Jeff Dahn教授吐槽鋰空充電機充電蓄電池的聞名ppt，http://www.almaden.ibm.com/institute/2009/resources/2009/presentations/JeffDahn-AlmadenInstitute2009.pdf，版權(quán)歸于Dahn教授）
的確敬服鬼子們，看看今日誰能為了Confirmation Test，做500,000 個cell，每一個用x射線掃defects. 再來50,000個的手機充電機充電蓄電池測驗，整整搞1.5年，最終定論就是這個是好疼的坑（囧）。聯(lián)想到于此一起索尼扔掉了鋰金屬，換成石墨做負極，整出來了充電機充電鋰離子電池，占領(lǐng)了市場。。。NEC心里不知道怎樣想的。。
所以，鋰金屬作負極在充電機充電蓄電池工業(yè)界是一個滑鐵盧般經(jīng)典的事例，現(xiàn)在每逢充電機充電蓄電池工業(yè)界的行內(nèi)助（特別是鬼子們）聽到有人忽悠鋰空氣、鋰硫充電機充電蓄電池時，他們的嘴邊都是揚起一絲殘暴的淺笑。
鋰空鋰硫這些東西，且不說本身那一堆“極端具有應(yīng)戰(zhàn)性”的問題（其實有些說白了就是無解），他們的“巨大潛力和光明的未來”悉數(shù)根據(jù)這樣一個假設(shè)，就是鋰金屬能夠作負極（不然那些高容量高能量密度都是虛幻）。聯(lián)絡(luò)到我方才講的那些，很多人就知道為啥能夠定心呵呵了。
當然我的意思不是說這些范疇就沒有價值了，并且很多人現(xiàn)在掉頭回來開端大力研討怎樣才干解決鋰金屬作負極的一些問題。可是這個范疇的確應(yīng)戰(zhàn)絕大，需求打破，我覺得不是弄些納米的玩意來各種維護（某坦聞名教授現(xiàn)已發(fā)文表明他們用納米辦法怎樣怎樣，我好像現(xiàn)已評估過了），應(yīng)該在電解液方面下大功夫，找到穩(wěn)定的電解液（有機大牛們好像對這一塊不敢愛好，幾十年了仍是用那一堆碳酸和醚）或固態(tài)電解液。只需鋰負極有所打破，那么現(xiàn)在充電機充電蓄電池的功能立刻能上一個大臺階。
關(guān)于本題的“充電機充電無負極鋰電池”，通過我這么一通怨言，我們大約應(yīng)該了解了。其有用的仍是鈷酸鋰作正極（現(xiàn)在業(yè)界開端尋覓替代這個又貴且毒的東西，不過人家功能的確好），用鋰金屬作負極（開玩笑）的一個原始概念。并且這樣一個東西，體積能量密度也不高，有人算過LiCoO2+石墨系統(tǒng)的體積能量密度是1450 Wh/L（根據(jù)最抱負的狀況，Assume perfect, zero thickness separator），并且LiCoO2和石墨系統(tǒng)不管從安全、老練、產(chǎn)業(yè)化方面都更強。
Donald R. Sadoway 是MIT資料系聞名的教授，一直是在研討金屬液流充電機充電蓄電池。這個人很能說，演（hu）講（you）能力超強，MIT最火課的老師之一，TED上有他關(guān)于自己液流充電機充電蓄電池的演講我們自己去搜。由于他是冶金身世，所以自己喜歡介（chui）紹（xu）他的金屬液流充電機充電蓄電池能夠了解。他的社交能力超強，連比爾蓋茨都對他感（bei）興（hu）趣（you）。
他常常靠踩著鋰電來兜銷自己的概念。他那個液流充電機充電蓄電池嘛，他說用作大規(guī)模儲能充電機充電蓄電池怎樣怎樣好，可是業(yè)界普遍的觀點是：牛皮吹太大，功能并不怎樣好。可是他畢竟是MIT的教授，我不知道他對這個“充電機充電無負極鋰電池”的概念什么奉獻，最起碼那個液流充電機充電蓄電池比這個靠譜一萬倍。
油價又降了，看來我們這些搞新能源動力的日子又要欠好過了。
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