轉貼 - 新一代電池 手機10秒充飽電

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新一代電池 手機10秒充飽電
更新日期:2009/03/13 04:09
〔編譯張沛元／綜合十一日外電報導〕美國麻省理工學院（ＭＩＴ）的研究人員發明出一種能在十秒內完成充電的鋰電池，可望在兩到三年內問世，掀起電力儲存革命。這項研究成果已發表在「自然」期刊。


此一電池被暱稱為「環城路電池」，因為它利用替代道路的觀念，改善現行電池中的離子移動速度，進而使得電池能迅速充電完畢，ＭＩＴ研究人員便根據華府的環城公路命名為「環城路電池」。


目前市面上的磷酸鐵鋰電池能儲存大量電力，擅長穩定放電而非迅速放電或充電；如此一來，使用這種電池的電力車的定速行駛表現優於加速。此外，磷酸鐵鋰電池的電力耗罄後，得花數小時才能充電完畢。


外界過去總將充電過久歸咎於帶電鋰原子，認為是這些離子與電子在磷酸鐵鋰電池材料中移動過慢所致。但ＭＩＴ研究人員卻說，問題不在於離子，而是離子難以通過磷酸鐵鋰電池材料裡的奈米通道；而他們所提出的解決辦法，就在磷酸鐵鋰電池的材料上塗抹一層可充當輔助輸送系統的光亮物質—焦磷酸鋰，把離子推擠通過通道並迅速移動，「就像一條環城公路」。


研究人員指出，離子速度經改良後，小型手機電池只需十秒即可充電完畢；至於目前充一次電得花六到八小時的油電混合車所使用的大型電池，理論上也只要五分鐘便可充電完畢。研究人員已發明出可在十到二十秒內完成充電的電池原型，由於「環城路電池」牽涉的是製造鋰電池材料的新方法，而非完全創造一種新材料，因此可望在兩到三年內上市。

[ppp0600]

會不會跟之前生物電池一樣，閃一下就不見了

[NKNK]

磷酸鐵鋰產業投資熱中的冷思考
以下訊息轉載自鋰鐵一姐版版(是一篇很持平觀點的報導)

當前，國內的磷酸鐵鋰產業投資熱正在興起，其勢頭超過了其他任何國家。這一點通過企業數量對比就可見一斑，目前在這個領域（單指正極材料），美國的製造企業不過A123、Valence兩家，加拿大僅有Phostech一家，臺灣有長園科技、立凱電能（ALEES）、大同科技, 宏瀨科技4家，而內地企業數量卻非常之多，截至 2008年10月統計，全國有40多家磷酸鐵鋰電池材料生產廠商，其中已進入工業化批量生產並向市場穩定供貨的企業有天津斯特蘭、北大先行、蘇州恒正、新鄉華鑫（原新鄉八化）、深圳貝特瑞、比亞迪等8家，可批量生產並在試銷階段的企業也有8家（不一一例舉），其餘都在中試階段，而有意向進軍這個產業的企業則更多。其中有很多企業都是08年冒出來的新面孔，展望09年，肯定還會誕生一批新的企業，另外隨著技術和市場不斷趨於成熟，風險投資也必將介入進來。國內對磷酸鐵鋰產業的投資可謂一浪高過一浪。說得好聽點，大家都是在積極做準備，說的不好聽點，大家都是在衝鋒陷陣，其中有很多企業會成為墊腳石。
為什麼國內有那麼多企業蜂擁進入這個產業，理由很簡單，大家都是看好這個產業誘人的前景，而且這個前景離我們並不遙遠，這一點不管是局內人還是局外人都已形成共識。筆者從事風險投資行業多年，接觸到的行業和企業不計其數，而且一直執著於對新能源新材料的研究，通過行業對比和分析，最終咬定磷酸鐵鋰產業做深入研究和市場調研，也是因為被這個產業特有的優勢所吸引：

* 第一、磷酸鐵鋰產業符合**產業策的導向，各國都把儲能電池和動力電池的發展放在國家戰略層面高度，配套資金和策支援的力度很大，中國在這方面有過之而不及，過去關注鎳氫電池，現在則把目光更多的集中到磷酸鐵鋰電池上。

* 第二、磷酸鐵鋰電池作為一種實用新型鋰電池，代表了電池未來發展的方向。它是迄今為止發明的最理想的動力電池。儘管目前存在技術和價格上的一些缺陷，但畢竟已經走向商業化的道路。業內專家普遍認為，磷酸鐵鋰技術不會成為產業發展的障礙（已有A123、Valence、Phostech成熟技術的先例），而價格也會隨著產能的擴張而大幅降低，未來甚至會成為最廉價的動力電池。

* 第三、磷酸鐵鋰產業的市場蛋糕大的超乎想像，其中正極材料全球有幾百億的市場容量，而電池更是有超過5000千億的市場容量。現有幾家企業捷足先登進入這個領域，但他們只是嘗到了一口奶油，今後還會享受到更豐美的蛋糕。按照風險投資業內的一種說法，這是一個很肥很肥的產業。

* 第四、根據電池產業發展的規律，無論是材料，還是電池，基本呈現穩定增長的趨勢，能夠抗週期性和國家宏觀調控的影響。而作為新型的材料和電池——磷酸鐵鋰，隨著存量市場的開發和增量市場的滲透，其增長速度明顯快於電池行業整體發展速度。

* 第五、磷酸鐵鋰電池應用領域廣泛，終端產品如電動工具、UPS電源、礦燈、玩具、電動自行車、電動汽車等都是關係生的消費量很大的產品，此外在軍事和航太領域也是一種最佳的動力電池。

* 第六、磷酸鐵鋰產業
利潤率非常之高，正極材料的毛利在70％以上，而電芯的毛利也有50％以上。而且由於未來強大市場的支撐，行業將在很長一段時間內（初步推測是5年）維持較高的利潤率。
* 第七、磷酸鐵鋰行業有一定的門檻，不是誰來做就會做成功的，尤其是材料領域，技術壁壘很高，可以避免太多的競爭。筆者認為，作為新進入這個產業的企業，選擇做材料肯定要比做電池更為明智，因為現有的一些鋰電池廠商很多，尤其是大廠的地位很難撼動，他們切入到磷酸鐵鋰電池更具優勢。

* 第八、磷酸鐵鋰產業不會過分依賴國外市場，原料和設備也不會受制於國外企業，國內整個產業鏈相對是比較成熟的。這跟太陽能電池行業有很大差別，太陽能電池所需多晶矽原料（指過去）和終端應用市場兩頭在外，受國外策和市場變化影響很大，這些問題在此次金融危機中已經顯現。

以上我們只是停留於產業優劣判斷的層面，結論是磷酸鐵鋰的確是一個新興的、具有戰略投資價值的產業，值得產業資本或風險資本去關注和投資，但具體到操作層面上，就沒有想像得那麼簡單了。作為外行的風險投資者在目前這個階段還是不敢介入進來的（據筆者瞭解08年國內僅兩起本土投資的案例，且涉及金額也不大），主要是風投機構認為磷酸鐵鋰技術和市場還不夠明朗，而且在選擇投資標的時很困難，因為國內磷酸鐵鋰材料還沒有出現一家標杆企業，每家做的材料性能都是半斤八兩 ，要做出一般的水準並不是難事，但要把這個材料做好（尤其是看加工性能、穩定性以及高倍率放電性特性）的確不易。而作為產業投資者，如果本身是電池或電池材料行業背景，那還是有一定優勢的，畢竟很快能判斷出技術的深淺和市場的門道來，如果是從別的產業轉型過來，則首先得熟悉行業、摸清市場，再去尋找合作夥伴，可能需要經歷一番周折，但並不是說不能來做這個產業，關鍵看兩點：一是做這項事業的信心和決心；二是能否找到並吸引成熟的技術和團隊。
對於磷酸鐵鋰產業興起的“投資熱”（還算不上過熱），作為一名產業觀察者，同時也是這方面的諮詢者，我覺得大家有必要進行一番冷思考，否則很容易衝昏頭腦，掉入陷阱。而只有對外部的環境和內部的能力有一個清晰認識和全局把握，並且吸取別人的失敗經驗教訓，才能在這個行業中立足，並且才會走的更穩健、更長遠。下面重點談談最新看到會聽到的幾個突出問題。

據業內人士提供的資訊，國內有天津、山東、浙江（嘉興、州、金華）等地的數家電池大廠（出於職業操守不具體點名）投入鉅資（至少也是上千萬級別的）做材料，結果都打了水瓢，主要還是技術問題解決不了，這跟找技術合作方有很大關聯。可以說，高校或科研院所的很多技術僅僅是實驗室技術，離產業化有很大差距。別看實驗室做出來的材料性能很優異，有的甚至堪稱超過A123，到了中試階段就會遇到很多麻煩，即使勉強過了中試關，到工業化量產階段，暴露出的問題會更大，這其中的因素有很多，我不是技術專家在此不做分析，不過可以肯定的是，這不是個別現象，而是普遍現象。所以我不建議投資者去尋找沒有產業化經驗的技術方合作。此外，很多企業老闆為了圖方便，或者為了迎合技術方的要求，一次性得買斷技術，而相應核心人員沒有到位，只是作為技術顧問，但是在項目實施過程中往往遇到意想不到的問題，由於得不到有力的技術支持，項目往往進展緩慢甚至擱置。

現在做磷酸鐵鋰產業的企業很多類型，大部分是初創型的中小企業，一般都是私人投資（類似天使投資），涉及金額在500萬左右，高校或科研機構個別技術人員搭建班子，這些企業在技術研發上有一定的競爭優勢，但是在產業化方面還遠遠不夠，儘管看上去也是公司化運作，實質上跟科研機構沒啥兩樣。而有資金實力的企業定位做這個產業醉翁之意並不在酒，更多的是想去騙**的錢，要麼去圈地，至於產業做不做成功，他們根本不在乎，由於上市公司玩概念圈錢一樣。國內現在踏踏實實做產業的企業沒幾家，現在看到的40多家材料企業，估計很多熬不過1-2年就會彈出我們的視線。現在對於任何一家材料企業來說都是機遇和風險並存，先行者只是領先一小步，還沒有值得炫耀的理由，後行者如果不努力追趕，定會受到兩面夾擊，所以不應該有任何鬆懈。

究竟怎樣的企業在這場產業角逐中會勝出，我認為，必須具備三個關鍵要素：成熟的技術、強大的資金和優秀的執行團隊。這三者是相輔相成的，一個都不能缺少。沒有成熟化的技術，必然制約發展的速度，如果停留於實驗室技術，至少起碼還得2-3年的摸索，再則技術和人才是密不可分的，畢竟磷酸鐵鋰材料和電池技術還沒有完全成熟，行業也沒有統一標準，設備、原料、工藝等等現實問題都需要靠人去解決。沒有強大的資金實力，即使材料製造出來，相應的產能或管理跟不上，就會失去與大客戶的合作機會，對團隊關鍵技術人員激勵不夠，就會導致人力資源流失。很多企業都是滿打滿算地搞磷酸鐵鋰專案，起步階段尚沒問題，可是到了中途都會遇到資金瓶頸，一個企業沒有了資金血液，怎能運作正常。沒有優秀的執行團隊，再好的技術也產生不了價值，這裏所謂的執行包含了技術研發、生產管理、品質管理、市場行銷等各個環節，對於初創的企業這些都是很大的挑戰。筆者曾經接觸到一家做三元聚合物鋰電池企業，可以說他們製造的電池是國內最先進的，甚至超過了比亞迪，但是由於團隊尤其是領軍人物是技術性思維，對市場的敏感度不夠，行銷和管理能力欠缺，結果在這個行業搗鼓了4年都不見起色。

總之，磷酸鐵鋰產業前途是光明的，道路是曲折的，做這個產業的企業老闆還是要記住一句話：有目標、沉住氣、悄悄幹。成功只屬於有耐心有魄力有膽識、善於整合資源的投資者。





【以下文字轉載自Chemistry討論區】
發信人: renyufudan (back),信區: Chemistry
標題:鋰電又一篇nature-MIT的非整比磷酸鋰鐵發信站: BBS未名空間站(Thu Mar 12 10:31:25 2009)

Nature首頁
Lithium batteries charge ahead
Researchers demonstrate cells that can power up in seconds.

Geoff Brumfiel


Coated electrodes allow lithium-ion cells to charge up in secondsGettyTwo
researchers have developed battery cells that can charge up in less time
than it takes to read the first two sentences of this article. The work
could eventually produce ultra-fast power packs for everything from laptop
computers to electric vehicles.

Byoungwoo Kang and Gerbrand Ceder of the Massachusetts Institute of
Technology in Cambridge have found a way to get a common lithium compound to
release and take up lithium ions in a matter of seconds. The compound,
which is already used in the electrodes of some commercial lithium-ion
batteries, might lead to laptop batteries capable of charging themselves in
about a minute. The work appears in Nature1 this week.

Lithium-ion batteries are commonplace in everything from mobile phones to
hybrid vehicles. "They're essentially devices that move lithium ions between
electrodes," says Ceder. The batteries generate an electric current when
lithium ions flow out from a storage electrode, float through an electrolyte
, and are chemically bound inside the opposing cathode. To recharge the
battery, the process is reversed: lithium ions are ripped from the cathode
compound and sent back to be trapped in their anode store.

The speed at which a battery can charge is limited by how fast its electrons
and ions can move - particularly through its electrodes. Researchers have
boosted these rates by building electrodes from nanoparticle clumps,
reshaping their surfaces, and using additives such as carbon. But for most
lithium-ion batteries, powering up still takes hours: in part because the
lithium ions, once generated, move sluggishly from the cathode material to
the electrolyte.

Tunnel vision
That seemed to be the case for lithium iron phosphate (LiFePO4), a material
that is used in the cathode of a small number of commercial batteries. But
when Ceder and Kang did some calculations, they saw that the compound could
theoretically do much better. Its crystal structure creates "perfectly sized
tunnels for lithium to move through", says Ceder. "We saw that we could
reach ridiculously fast charging rates."

So why hadn't anyone seen this speedy charging in practice? Ceder and Kang
theorize that the lithium ions were having trouble finding their way to the
crystal structure's express tunnels. The authors helped the ions by coating
the surface of the cathode with a thin layer of lithium phosphate glass,
which is known to be an excellent lithium conductor. Testing their newly-
coated cathode, they found that they could charge and discharge it in as
little as 9 seconds.

"As far as I know, this is the fastest yet for this material," comments
Peter Bruce, a chemist at the University of St Andrews, UK. The researchers
do not know exactly how the disordered glass helps lithium ions transfer
between the electrolyte and the cathode.

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Other materials, such as nickel oxide, have achieved similarly fast
charging rates, says John Owen, a chemist at the University of Southampton,
UK. "This is a nice demonstration of the concept in a lithium system," he
says. Lithium, though, can store more energy for less weight than nickel
compounds, and holds its charge better.

It's particularly important because lithium iron phosphate is already being
used commercially, adds Bruce. Speeding lithium ion movement would vastly
improve energy recovery in hybrid vehicles, which recharge their batteries
when the vehicle brakes — a process that lasts only seconds. It could also
eventually lead to fully electric vehicles that could charge reasonably
quickly.

Ceder says that he thinks that improvements in modelling will allow
researchers to find other candidates for ultra-fast batteries. "My guess is
that there are more materials like this out there," he says.



【新浪】據國外媒體報導，美國科學家研製出一種具有革命性的手機電池，與充電時間需要幾個小時的普通電池相比，這種電池只需10秒鐘便可完成充電過程。

科學家表示，新電池的充電速度是傳統電池的100倍，2到3年內便可用在手機、筆記本電腦、iPod、數碼攝像機和照相機上。 此外，同樣的技術也可大大縮短電動汽車的充電時間，能夠與傳統汽車的加滿時間不相上下，進而掃除綠色環保汽車面臨的其中一個最大障礙。

新型快充電池是麻省理工學院工程師共同努力的結晶。 研究小組表示，他們的發明所使用的材料已經被用於電池製造，實現大批量生產並非難事。 新型快充電池立基於傳統的已被廣泛用於攝像機、照相機、手機和筆記本的鋰離子充電電池。 鋰電池之所以能夠用於這些便攜式設備是因為它們能夠在很小的空間儲存大量電量。 然而，鋰電池的充電速度還是相對較慢。 對於任何用戶來說，如果頭天晚上忘記給手機充電，一定會給第二天的使用帶來不小麻煩。

負責設計新電池的格布蘭德·塞達爾(Gerbrand Cedar)博士說：“電動汽車電池可存儲相當多電量，你能夠以時速55英里(約合每小時88公里)的速度開上很長時間，但電池的功率仍比較低，以致無法迅速加速。”根據《自然》雜誌的報導，塞達爾及其同事找到了一種加快這一過程的方式。 傳統鋰電池擁有兩個電極，一個由鋰製成，另一個由碳製成，兩個電極被淹沒於電解液中。 充電時，鋰離子——或者說帶正電的原子——從鋰電極流向碳電極；放電時，鋰離子則以相反方向流動。

電池充電或放電速度慢是因為鋰離子從一個電極流向另一個電極需要一定時間。 研究人員將由鋰鐵磷酸鹽製成的傳統電極表面結構加以改進，讓鋰離子的釋放和吸入速度大大提高，是原來的100倍。 利用這種新技術製成的電池原型只需10到20秒便可完成充電或放電過程。 相比之下，體積相當的普通電池則需要6分鐘才能完成充電。

與其它電池材料有所不同的是，新材料不會隨著重複充電和放電老化。 科學家表示，充電速度更快的電池可連續使用2年或者3年。 塞達爾說：“充放電時間以秒而不是以小時計算的電池可能為新的技術應用打開一扇門，同時也將改變人們的生活方式。”此外，這項技術也可用於研製新一代體積更小、重量更輕的電池，讓手機和筆記本電池的個頭只有一張信用卡大小。

新型快充電池將受到便攜式電子設備用戶的青睞，他們不必提醒自己在頭天晚上充電，除此之外，這項新發明也將孕育新一代電動汽車。 相對於現有的充電時間需要大約
8小時的電池而言，體積更大的電動汽車電池只需5分鐘便可完成充電。 這樣一來，電動汽車用戶便可放心大膽地進行遠距離行使，而不必擔心電量問題，只要能找到服務站，
他們便可在短短幾分鐘內為汽車充滿電，就像駕駛汽油或柴油汽車的人一樣。 (孝文）