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室温超导如果存在,将如何改变锂电行业?

作者: | 发布日期: 2023 年 08 月 04 日 10:10 | 分类: 产业资讯

最近,韩国室温超导体“LK-99”引起国际广泛关注和热议,且不论其真伪性,假设类似“LK-99”一类的室温超导体真实存在,将给锂电行业带来哪些变化?

一、什么是“室温超导体”?

超导的全称是超导电性现象,是指某些材料在温度降低到某一临界温度时电阻突然消失,电流可在其间无损耗流动的现象。具备这种特性的材料称为超导体。

超导体具有两个基本特性:零电阻性和完全抗磁性(也称为迈斯纳效应)。

零电阻性使得电流在超导体中能够无限期地流动,而不会因为电阻而损失能量。这种特性在能源传输、磁储存和量子计算等领域具有巨大的应用价值。

而完全抗磁性意味着超导体将外部的磁场完全排斥在材料外部,导致超导体内部磁场强度为零。这种特性可以用于磁悬浮、磁场屏蔽和精确的磁场测量等。

然而,最近备受瞩目的“LK-99”,只是检验完全抗磁性,零电阻方面还有待验证。

值得注意的是,所有已知的超导体都需要在低温或者高压的条件下才能呈现超导性。尽管有越来越多的科研团队开始探索室温超导体的可能性,并且近年来也发布了不少相关研究,但这些研究在尝试复现和进一步验证时都面临诸多挑战。

室温超导体,顾名思义是指能在常温条件下实现超导现象的材料。相比其他超导体,室温超导体的工作条件更容易在日常生活中达到。如果能够成功实现室温超导,其影响将无疑是广泛而深远的。

二、室温超导可以为电池行业带来哪些改变?

对于电池行业而言,室温超导体的影响可能体现在以下几个方面:

1、超级快充

由于室温超导体可以在电池充电过程中实现零电阻,这意味着电池能在非常短的时间内完成充电,从而极大地提高了充电效率。如果此技术应用于电动汽车,将大大缩短充电时间,有效解决电动汽车充电过慢的问题。

简单来说,1C充电可在60min将电池系统电量充满,4C代表15min可将电量充满。当前,主流电池公司正在推动充电倍率从1C-2C向4C升级。

电池公司如宁德时代、中创新航、蜂巢能源、孚能科技、亿纬锂能以及巨湾技研等,已在超级快充技术研究和开发上提出了各自的创新解决方案。

2、储能技术的变革

室温超导体的应用或将改变储能技术。无损耗的电能传输将使得大规模的电力储存成为可能,有望解决太阳能和风能等可再生能源的间断性问题。此外,由于超导体的完全抗磁性,可以用来制造无损耗的磁性能量存储系统,将是一个全新的储能方式。

3、电池集流体材料

在电池制造中,集流体是电池正负极材料接触电极的一部分,负责传导电子,其材料的导电性能对电池的性能有很大影响。如果使用室温超导材料作为集流体,那么电池的能量效率和储能量都或将大大提高。

三、小结

尽管室温超导体"LK-99"的真实性仍存在疑问,但不妨让子弹先飞一会儿。即便这种室温超导体真的存在,要将其转化为可商用的产品,还需要克服许多挑战。

首先,批量生产是一个重要问题。实验室环境下的室温超导可能已经取得,但批量生产这种材料则可能涉及诸多问题。科研人员需要寻找一种经济、有效且稳定的方法,能在大规模生产中复制这种超导效应。

其次,稳定性也是一个主要考虑因素。实验室条件下可能实现的室温超导,在实际应用中可能会受到各种环境因素的影响,如压力、湿度、机械应力等。这些因素都可能对超导材料的稳定性产生影响。

安全性是另一大关键点。室温超导材料需要能够抵抗各种可能的安全风险,包括过热、电弧等问题。这就需要对超导材料的安全特性进行深入的研究和测试。

最后,集成问题不容忽视。需要保证室温超导材料能有效地与现有的电力系统、电子设备以及各种传感器和控制器等集成,也是一个重大的挑战。

总体来说,尽管室温超导体"LK-99"的潜力令人兴奋,但将其转化为实际可用的商业产品却并非易事,面临的挑战很多。然而,科研人员们并未因此停止探索,无论"LK-99"的最终结果如何,这个过程都将对电池行业的发展产生重大推动作用。

最后附上近期室温超导体相关研究进展:

7月22日,韩国研究团队在预印本网站arXiv平台上提交了两篇论文,声称发现了世界上首个室温常压超导体:即在常压条件下,一种改性的铅磷灰石“LK-99”能够在127℃以下表现为超导体。

8月1日,韩国团队描述的超导晶体LK-99被中美俄三国的实验室同时宣布验证。

美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)在arXiv上提交论文称,模拟计算结果支持LK-99作为室温环境压力超导体。

俄罗斯科学家Iris Alexandra成功制备出了具备常温抗磁性的LK-99晶体,而常温抗磁性正是超导晶体的标志之一,其结果在twitter上发布。

中国方面,湖北省武汉市华中科技大学材料学院实验室成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体,该晶体悬浮的角度比韩国团队描述的样品磁悬浮角度更大,有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。

另外,东南大学的孙悦教授也在B站上公布了室温超导实验的全过程,但称并未观察到任何可能表明超导的信号,且生产的样品和磁铁未产生悬浮现象。

同样,北航团队也宣称未发现LK-99的超导性,特别是他们将韩国团队的X射线衍射图谱与自己的结果进行了对比,确认其制备出了相同的东西。

8月3日,韩国SBS新闻报道称韩国科研团队室温超导论文一作已要求撤稿,声称论文存在缺陷,完善后已转投正规期刊,向学界提供样品,以供检验。

来源:集邦锂电整理

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