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俄羅斯發(fā)現(xiàn)了一種電池設(shè)計能提供當今鋰電池容量三倍的能力2021-03-15 08:21

鋰離子電池的應(yīng)用范圍仍在不斷擴大,包括為從智能手機、筆記本電腦到電動汽車的一切提供動力,而所有這些,都是通過使用石墨作為陽極來實現(xiàn)的——設(shè)備的負極。但與此同時,鋰電池容量也仍受到主要負極材料石墨性能的限制。因此,陽極成為有希望提高電池性能的科學(xué)家的一個關(guān)鍵焦點。

近日,俄羅斯國立科技大學(xué)MISIS的材料科學(xué)家團隊就為鋰電池開發(fā)了一種極具前途的陽極材料——研究人員通過對一種新創(chuàng)造的材料進行實驗,發(fā)現(xiàn)了一種電池設(shè)計,特別是提供當今鋰電池容量三倍的能力。這一突破來自將電池電極之一的材料替換為空心納米球,使設(shè)備不僅可以容納更多電量,而且在令人印象深刻的時間內(nèi)保持穩(wěn)定。

俄羅斯發(fā)現(xiàn)了一種電池設(shè)計能提供當今鋰電池容量三倍的能力

具體來說,研究人員通過一種稱為超聲波噴霧熱解的技術(shù),利用超聲波將特殊金屬的離子轉(zhuǎn)化為霧氣,然后在高溫下蒸發(fā)水,以創(chuàng)造出一種符合要求的空心多孔結(jié)構(gòu)的微觀球體。

這些微觀球體被集成到鋰電池中作為陽極中并進行測試,在進一步的測試中,研究人員發(fā)現(xiàn),這種新型材料不僅為電池提供了傳統(tǒng)鋰離子電池的幾倍容量,而且陽極的空心性質(zhì)在1000多個充電周期中得到了很好的保留。此外,還可以緩沖充電過程中發(fā)生的音量變化,幫助電池在令人印象深刻的長壽命內(nèi)保持穩(wěn)定。

研究人員表示,他們提取的多孔納米結(jié)構(gòu)微球(成分為Cu0.4Zn0.6Fe2O4)作為陽極材料,其容量是市場上現(xiàn)有電池的三倍。此外,與其他有前途的石墨替代品相比,它允許充電-放電循環(huán)的數(shù)量增加五倍。這種改進則是基于特殊納米結(jié)構(gòu)和使用元素組合的協(xié)同效應(yīng)而實現(xiàn)的。

與此類研究一樣,將這些有前途的實驗結(jié)果在受控實驗室環(huán)境中轉(zhuǎn)化為電池,為智能手機供電三天,絕非簡單的事情。但如此高的容量和出色的循環(huán)穩(wěn)定性是下一代電池非常理想的屬性,這項研究或許為該領(lǐng)域的科學(xué)家開辟了另一個有希望的探索途徑,也為鋰電池更廣闊的應(yīng)用前景開辟了道路。

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