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科學(xué)家利用類似于分層糕點的制造技術(shù)開發(fā)全新環(huán)保電池材料

2021-12-07 15:26:30來源:cnBeta.COM 關(guān)鍵詞:環(huán)保材料材料產(chǎn)業(yè)閱讀量:24382

導(dǎo)讀:據(jù)悉,這項研究的中心技術(shù)就是所謂的鈉電池,這是一個有吸引力的提議,因為它們避開了今天的電池中使用的鋰和鈷等重金屬。
  當(dāng)涉及到可能提供更好性能的替代電池結(jié)構(gòu)時,有許多令人興奮的可能性和一個非常普遍的障礙。被稱為枝晶的樹枝狀生長物在電極上形成,阻礙了許多有前景的實驗性電池的性能,但是得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一個團(tuán)隊正在提出一個特別環(huán)保的解決方案,他們利用一種類似于分層糕點的新型制造技術(shù)。
 
  這項研究的中心技術(shù)就是所謂的鈉電池,這是一個有吸引力的提議,因為它們避開了今天的電池中使用的鋰和鈷等重金屬。這些材料的開采與環(huán)境影響有關(guān),如水供應(yīng)的污染和土壤退化,此外還有與童工有關(guān)的人權(quán)問題。
 
  相比之下,鈉是廉價和豐富的,并有望成為更環(huán)保的能源儲存解決方案。但是,使其性能達(dá)到今天的鋰離子電池的努力一直受到一些問題的困擾,其中最主要的是枝晶的形成問題。這些枝晶往往在陽極上形成,陽極是儲存充電電池中的離子的電極,當(dāng)設(shè)備循環(huán)時,可能導(dǎo)致其短路、過熱或起火。
 
  其目的是盡可能均勻地沉積陽極材料,即使表面有輕微的缺陷,也會給枝晶提供它們所需的起點,從而使整個設(shè)備解體。得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員認(rèn)為他們已經(jīng)想出了解決這個問題的辦法,他們已經(jīng)通過將一種稱為碲化銻金屬間化合物的復(fù)合材料作為陽極來解決這個問題。
 
  這是由金屬鈉的薄片形成的,這些薄片被卷在碲化銻粉末上,然后折疊起來。這個過程反復(fù)進(jìn)行,以形成陽極材料,并導(dǎo)致鈉原子的高度均勻分布,以減少枝晶形成的可能性。
 
  設(shè)計這種材料的研究作者 David Mitlin說:“想想看,制作一種分層糕點,就像spanakopita。”
 
  這種復(fù)合材料的作用不僅僅是防止枝晶的形成和提高鈉電池的穩(wěn)定性??茖W(xué)家們指出,它比任何現(xiàn)有的鈉離子陽很具有更高的理論能量密度,因此可以帶來更大的存儲容量,并且還可以使其以與鋰離子電池相同的速度充電。
 
  “我們基本上是同時解決了兩個問題,”Mitlin說。“通常情況下,充電越快,生長的這些枝晶就越多。因此,如果你抑制枝晶的生長,你可以更快地充電和放電,因為突然間它就安全了。”
 
  科學(xué)家們已經(jīng)為該技術(shù)申請了專利,并在《先進(jìn)材料》雜志上發(fā)表了他們的研究。
 
  (原標(biāo)題:科學(xué)家利用類似于分層糕點的制造技術(shù)開發(fā)全新環(huán)保電池材料)
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