钚电池为什么？

钚电池是一种高能量密度电池,由钚金属作为正极材料,也称钚离子电池。钚电池之所以成为未来电池的希望,主要有以下几个原因:

1. 非常高的能量密度。钚金属的理论比容量为3800mAh/g,是目前商用锂离子电池的约4-5倍。这意味着钚电池可以储存更多电荷,体积更小、重量更轻。这有利于未来电动车续航里程的提高。

2. 充电快速。钚金属可以在室温条件下与锂离子形成金属间化合物,所以可以在常温下快速充电。理论上可以在15分钟内充满80%电量。这有利于未来电动车的快速充电。

3. 低成本。钚资源丰富,价格较低廉。目前市场上主流的锂电池用材料价格较高,电池成本约占整车成本的30-50%。钚电池有望大幅降低整车成本。

4. 高安全性。钚金属在充电过程中不会与电解质生反应产生可燃性气体,所以钚电池不会产生过热和着火的风险,使用寿命长且更加安全。

但是,钚电池也存在一些技术难题,需要解决:

1. 钚金属高反活性,易于氧化。需要研发高稳定性电解质和隔离体系以抑制钚的氧化。

2. 钚金属膨胀率高,容易破坏电极结构。电极设计需要考虑钚的大体积变化。

3. 充电过程中钚易 agglomerate成孤立颗粒,影响充放电性能。需要添加添加剂改善其配生保持离子传导通道。

4. 钚离子电池循环寿命有限,衰减快。目前 prototypes的循环次数只有几百次,需要提高至数千次以上。

所以,钚电池是未来电池的有力候选方案,但需要加大研发投入来突破现有技术瓶颈,实现其应用潜力。未来10-20年钚电池有望成为主流车用电池。