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研究人员利用石墨烯气凝胶助锂硫电池突破【yobo体育全站app下载,yobo体育】

发布时间:2023-01-11    来源:yobo体育全站app下载,yobo体育25452

本文摘要:据外媒报导,为了适应环境电气化未来的市场需求,必须研发新型电池技术,其中一个自由选择就是锂硫电池,与锂离子电池比起,理论上来说,此种电池能量密度要低5倍。

据外媒报导,为了适应环境电气化未来的市场需求,必须研发新型电池技术,其中一个自由选择就是锂硫电池,与锂离子电池比起,理论上来说,此种电池能量密度要低5倍。最近,瑞典查默斯理工大学(ChalmersUniversityofTechnology)的研究人员在石墨烯海绵(graphenesponge)的协助下,利用阴极电解液,在此种电池的研发上取得了突破。研究人员的点子十分精致,利用一种由还原成水解石墨烯做成的多孔、类似于海绵的气凝胶,当成电池的独立国家电极,从而更佳地利用硫、提升利用率。

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传统电池由四部分构成,首先,有两个覆盖面积活性物质的承托电极,即阳极和阴极;它们之间是电解质,一般来说是液体,可让离子往返移往;第四个部分是分离器,作为物理屏障,可避免两个电极认识的同时,容许离子移往。此前,研究人员曾尝试将阴极和电解质融合在一起,沦为“阴极电解液”。该概念有助减低电池重量,同时使电池速度更加慢,供电能力更加强劲。

现在,由于石墨烯气凝胶获得了发展,该概念被证明有效地不切实际,而且前景很好。首先,研究人员在一个标准电池盒内流经薄薄的一层多孔石墨烯气凝胶。查默斯理工大学物理系兼任本研究的首席研究员CarmenCavallo回应:“气凝胶是一个宽髯型的圆柱体,将它像托意大利香肠一样小块薄片,然后将薄片断裂放进电池。然后再拿一种含硫非常丰富的溶液,即阴极电解液,重新加入到该电池中。

多孔气凝胶作为承托,不会像海绵一样吸取该溶液。”“石墨烯的多孔结构是关键,可吸收大量阴极电解液,获得充足的硫,进而使阴极电解液概念以求构建。此类半液体阴极电解液十分有适当,可以在硫循环的过程中不损失任何硫,由于硫早已沉淀在阴极电解液中,因此会因沉淀而损失”。为了使阴极电解液充分发挥其电解质的起到,还在分离器中重新加入了部分阴极电解液,这也最大限度地提升了电池的硫含量。

目前,大多数商用电池都是锂离子电池,但是此种电池的发展已相似无限大,为了符合更高的拒绝,找寻新型化学方法显得更为最重要。而锂硫电池具备多个优点,如能量密度更高。目前,市场上最差的锂离子电池的工作效率为300瓦时/千克,理论上说道,仅次于平均350/千克。

而理论上来说,锂硫电池的能量密度大约为1000至1500瓦时/千克。查默斯理工大学物理系教授兼任此次研究主导人AleksandarMatic回应:“此外,硫很低廉,储量非常丰富,而且更为环保。此外,锂离子电池中广泛所含对环境危害的氟,而锂硫电池却没。”目前为止,锂硫电池的问题在于过于平稳,造成循环寿命短。

但是在查默斯理工大学的研究人员在测试新的电池原型时,找到新的电池在350次循环后,仍维持85%的容量。新的设计防止了硫锂电池水解过程中的两个主要问题,一个是硫沉淀到电解质中而遗失,另一个是硫分子从阴极迁入到阳极的“来回效应”。

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在这个设计中,此类问题的影响都被大大减少了。但是,研究人员认为,该项技术要几乎充分发挥市场潜力仍还有很长一段路要回头。

AleksandarMatic回应:“由于此种电池的生产方式不同于大多数长时间电池,因此还必须研发新的生产工艺,以构建该电池的商业化。


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