新能源技术的应用(新能源汽车电池技术？)
1. 新能源汽车电池技术？
1、新能源锂电池
锂离子电池单位质量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为铅酸电池的4倍，而且锂资源较丰富，价格也不是很贵，是很有潜力的车用电池。
锂电池具有比能量大、质量轻、体积小、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和环境污染小等优点，是当今各国能量储存技术研究的热点。
锂是非常活泼的金属，遇水会发生强反应，因此，要保持锂电池的长寿命，含水率必须降低到30ug/g以下。
新能源锂电池主要有锂离子电池、磷酸铁锂电池和聚合物锂电池这几种。这几种电池的生产技术工艺主要有三种：卷绕式、叠片式。
卷绕式：主要是圆柱形锂电池使用的生产方式，这个方式比较适合生产低容量方面的电池，如18650电池。卷绕式内阻较高，因为卷绕式的电芯通常是单一极耳。
内阻不同造成成品电池在充放电循环中产热量的不同以及电池容量衰减快慢不同，很明显叠片式的电池电池容量衰减更慢。
叠片式工艺相当于多极片并联起来，更容易在短时间内完成大电流的放电，有利于电池的倍率性能。而卷绕式工艺则正好相反，单一极耳导致倍率性能略差。
叠片式：叠片式工艺生产的电芯具有较低内阻，而叠片式的电芯可以看成是多极耳式的，大大降低了其内阻。
随着充放电循环的持续进行，电池内部会产生热量继而影响电池的温度。对于叠片式电池来说，其内部的温度分布较为均匀，而卷绕式电池由于极片与隔膜之间只有单方向的热传递方式，就导致温度梯度分布现象比较严重，出现内部高温、外部低温的现象。温度分布不均匀导致电池在充放电过程中，高温位置活物质率先失活，不能进行脱嵌锂离子的功能，进而影响到其它位置的快速衰减，影响电池的性能。
2、新能源镍氢电池
目前在新能源汽车上使用的镍金属电池主要有镍镉电池和镍氢电池。其中镍镉电池含有重金属，使用遗弃后对环境会造成污染。
镍氢电池是一种绿色镍金属电池，不存在重金属污染问题，具有比能量、比功率以及循环寿命较高的优点。
但是价格高、均匀性差（特别是高速率、深放电下电池之间的容量和电压差较大）、自放电率较高、性能水平和现实要求还有差距等问题影响着镍氢电池在新能源车上的广泛应用。
目前国内镍氢电池在汽车上的运用仍处于研发匹配阶段，主要向国外采购。
3、超级电容
超级电容是为了满足混合电动汽车能量和功率实时变化的要求而提出的一种能量存储装置，一般和其他蓄电池联合应用作为电动汽车的动力电源，可以满足电动汽车对功率的要求而不降低蓄电池的寿命。
它是一种电化学电容，兼具电池和传统物理电容的优点：充放电过程高度可逆，可进行高效率的快速秒级充放电、比功率高、循环寿命长、免维护等优点。
但是超级电容的比能量小、续航里程短。改善方法：①与燃料电池或蓄电池连用；
②在交通线路的两头建立充电站。
4、燃料电池
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置。
它具有不需要燃烧、无转动部件、无噪声、运行寿命长、可靠性高、维护性能好等优点。氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的汽车，是解决当今交通和环境问题的最佳方案之一，代表着汽车未来的发展方向。
5、太阳能电池
太阳能电池是一种把光能转换为电能的装置。但由于存在光电转换效率不高、价格高、电池系统配置较复杂等问题，近期内还不能大规模生产应用，只能作为电动汽车的补充电源。
太阳能作为最清洁的和取之不尽用之不竭的能源，对它的研究和应用必将会取得长足的进步。
6、石墨烯电池
对于未来新能源车的动力电池讨论，最靠谱、讨论最多的要属石墨烯电池了，将一些专业角度的解读“翻译”一下就是：用这种材料结合锂电池有两种使用方法，一是用石墨烯的复合材料作为锂电池的导电剂，二是直接用作负极，效果都是增加锂电池的活性，从而提升电动车的续航里程、充电速度。
7、石墨烯-碳化海绵锂氧电池
石墨烯电池可以有效解决锂电池的短板，产品特质与新能源车用户使用直接挂钩。这种材质的好处确实大，而且韩国三星也已经对外公布掌握了这项技术，但成本是一大瓶颈，石墨烯的获取不太容易，早期是用于航天领域的一种材料，何时、采用什么方式降低成本，将是这项优质产品“飞入寻常百姓家”的一大难题，各个汽车厂商都还没有公布在这方面发力的计划。
2. 专科生学新能源应用技术好吗？
很好的。这个专业毕业后可以在中型企业，从事与风能、太阳能、生物质能、新能源开发、环境保护等领域的设备制造、检修与维护、集控运行、生产管理等方面的工作，也可在学校、科研院所等单位进行相关方面的教学、工程设计等工作，也可在高等院校、科研院所和政府机关，从事教学、科学研究与管理工作，未来发展趋势也是相当好的。
3. 计算机在新能源方面的例子是啥？
一直以来，人类都依赖着化石燃料驱动文明。然而，在化石燃料储量日益减少、气候变暖日益加剧的今天，科学家们一直希望开发出一种新型燃料的生产技术：太阳能燃料。
所谓的太阳能燃料，其实是一个脑洞大到类似于“水变油”的想法：利用太阳能，将传统燃料燃烧后的“废物”——水或二氧化碳——重新转换成燃料。想法虽然十分美好，但这一过程十分艰难复杂，科学家们到现在都还没有找到合适的解决方案。不过，最近的一项研究将很有可能将改变这一现状。
长久以来，已知可以用于生产太阳能燃料的催化剂只有 16 种。来自美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和加州理工学院的研究人员利用超级计算机采用了全新的方法，在两年内便新发现了 12 种催化剂，大大推进了太阳能燃料的研究进程。
3 月 6 日，此项重要研究成果发表在美国国家科学院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS）上。
在阳光的照射下，名为“光阳极”的催化剂材料将水分子中的氢和氧进行分离，生成氢气和氧气（图中气泡）。这一重大研究突破将可能助推太阳能燃料的大规模生产。
那么问题来了，我们已经拥有相当高效的太阳能电池了，可以直接把太阳能转化为电力。为什么科学家们还在研究把太阳能转化为燃料的技术呢？答案是：纵使太阳能电池的效率再高，人类也离不开燃料。
自1776年，英国人瓦特改良的蒸汽机发出第一声轰鸣开始，人类就再也无法摆脱燃料。不论是火箭、飞船，还是车辆、潜艇，亦或是工业生产、炒菜做饭，人类生活的方方面面都与燃料息息相关。两百多年来，我们这个地质学意义上几乎是一个瞬间的时间里，把地球几十亿年的化石储备燃烧掉，首先转化成热，然后再变成机械能、电能，当然了，还有造成温室效应的二氧化碳。
可以这么说，现代人类社会的几乎全部动力都基于下面这个简单的化学反应：
碳氢化合物 / 氢气 + 氧气 水 + 二氧化碳
然而，就算地球上的燃料暂时还不会耗尽，化石燃料燃料带来的气候变暖已经火烧眉毛。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告称，如果人类想要让地球摆脱生态崩溃、海平面上升、粮食短缺甚至陷入战乱的梦魇，必须把温度上升限制在2度以内——或者说，还能再排约1亿吨二氧化碳。如果人类按照现有情况继续排放，只需要20到30年就可以“达成”这个危险的目标。
化石燃料已不能再如此大规模使用，却并不是所有地方都能用电力替代。在特斯拉等公司的大力推动下，电力汽车似乎离彻底取代化石燃料汽车只剩一步之遥。然而，锂电池的能量密度——单位重量能源载体所能释放的能量——却小得可怜，这使得电力汽车的里程十分受限。
举例而言，一台两顿重的电动汽车顶多可以行使约300公里。你无法想象，一架飞机背着满满一机腹的电池起飞，也不可能让一艘轮船带着比货物重得多的电池远航。
各种能源载体能量密度对比：锂离子电池的能量密度过低，以至于只能用在少数领域。可不要小看你的小肚腩，脂肪是极佳的能量载体。一个伟岸的将军肚里所蕴含的能量，很可能胜过一台充满电的特斯拉汽车。
因此，几十年来，科学家们都致力这样一件事：将燃料燃烧的反应逆转——利用取之不尽、用之不竭的太阳能，把水和二氧化碳重新变回燃料：
水+二氧化碳碳氢化合物 氢气+氧气
在太阳的帮助下，让燃烧的产物摇身一变，变成生产燃料的原料，重新用于工业、交通、发电、采暖等诸多领域。如果该技术最终得以实现，将对人类的清洁能源未来有着重大的意义：我们终于可以摆脱化石燃料，实现零碳循环。
整个过程却十分困难。实现太阳能燃料的合成，需要依赖高效的催化剂。可是，这种催化剂十分稀少——过去40年间，科学家们只发现了 16 种，而且还是研究别的问题的时候误打误撞发现的。这16种材料的表现也并不尽如人意。
但是，来自美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室和加州理工学院的研究人员只用了 2 年时间，便新增了12种可以用作光阳极的材料。他们是怎么做到的呢？答案是：超级计算机进行理论计算 + 高通量实验法大量筛选。
密度泛函理论（DFT）被广泛应用于计算多电子体系的电子结构。本研究进一步改进了这一算法，用以精确、高效地计算金属氧化物的能带。
首先，科学家们建立了一个涵盖多达 60,000 种金属氧化物材料的数据库；其次，科学家改良了一种叫做“密度泛函理论（Density Functional Theory， DFT）”的研究多电子体系电子结构的量子力学计算方法，在保留了其高效的同时，提高了计算半导体禁带宽度的精度。
