您现在的位置是：首页 > 手机 > 正文

新型“开放式”结构锂电池材料

发布时间：2022-07-21 16:06:53来源：

导读大家好，小科来为大家解答以上问题。新型“开放式”结构锂电池材料这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！解答：1、荷兰特温特大学

大家好，小科来为大家解答以上问题。新型“开放式”结构锂电池材料这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

解答：

1、荷兰特温特大学的科学家们最近制作了一种实验性的锂离子电池，其特点是采用了一种新的电极设计，具有开放和规则的晶体结构。他们声称这可以使充电速度达到现在设备的10倍。

2、由电动汽车、智能手机和无数其他设备供电的锂离子电池有两个电极，即阴极和阳极，而这项新研究专注于后者。

3、目前这些阳极都是石墨材质的，在很多方面都有不错的效果，但是不能适应超快的充电速度而不失效。

4、为此，科学家们正在寻找新的和改进的阳极，其中一种是具有纳米多孔结构的材料。

5、具有这种性质的阳极有望与运输锂离子的液体电解质有更大的接触面积，同时会使离子更容易扩散到固体电极材料中，最终使设备的充电速度快很多。

6、然而，多孔纳米结构中通道的无序和随机性会导致这些结构在充电过程中坍塌，同时也会降低电池的密度和容量，并导致锂在阳极表面的积累，从而降低其在每次循环中的性能。

7、此外，这些材料的制造非常复杂，涉及苛刻的化学物质，并产生大量的化学废物。

8、特温特大学的科学家认为，他们已经在一种名为铌酸镍的材料中找到了合适的替代品。

9、不同于以往溶液的不规则性质，铌酸镍具有开放规则的晶体结构，具有相同且重复的离子传输通道。

10、研究人员将这种铌酸镍阳极集成到一个完整的电池单元中，并测试其性能。结果显示，它提供了比今天的锂离子电池快9倍的超快充电速率。

11、他们还指出，铌酸镍比石墨更致密，具有更高的体积能量密度，可能相当于更轻、更紧凑的商用版电池。

12、科学家们还报告说，这种新的阳极材料具有非常高的容量，约为244mAhg-1，在20000次循环中保留了81%的容量，因为铌酸镍在工作过程中的体积变化很小。

13、这一切的发生都不会损坏阳极材料，而且据说铌酸镍的制造工艺比其他纳米结构材料简单得多，不需要洁净室进行组装。

14、研究人员称，这些结果证明了铌酸镍阳极在实际电池设备中的储能潜力。

15、他们认为，在电网应用中，它具有为需要快速充电的电动机械提供电力或运输重型电动汽车的直接潜力。

16、然而，他们也表示，还需要进一步的研究和解决方案，才能看到它们适用于标准的电动汽车。

17、两年前，剑桥大学的研究人员还发现了一组可用于制造更高功率电池的新材料。

18、他们发现，锂离子可以以远远超过典型电极材料的速度穿过铌钨氧化物材料形成的复杂微结构，这意味着它可以实现更快的充电速度。

19、简而言之，这一发现可能成为构建下一代锂离子电池的关键。

20、它们有望在几分钟(而不是几小时)内充电，不会出现危险的过热现象。

21、在剑桥大学的最新发现中，研究人员采用了不同的方法：他们选择了具有刚性和开放柱状结构的较大颗粒。

22、这种结构使锂离子能够不受阻碍地大量移动，从而将它们的通量提高了几个等级。

23、新的电极材料也可以是更安全的替代品：大多数锂离子电池的负极是由石墨制成的。

24、尤其在高速充电过程中，会形成枝晶，即锂纤维的微观结构。

25、树突会导致电池短路甚至起火，但剑桥大学的新型电极材料不会。

26、高级研究作者克莱尔格雷教授说：在快速充电应用中，安全是一个需要更多关注的地方。

27、这种潜在的新材料绝对值得一看，因为我们需要一种比石墨更安全的替代品。

28、此外，纳米结构需要多个步骤来制造，这导致了诸如产量和可扩展性极低的问题。

29、相比之下，氧化铌钨制造更简单，不需要额外的化学品或溶剂。

30、当然，在投入实际使用之前，我们还有许多工作要完成。

31、编辑：李倩

本文到此结束，希望对大家有所帮助。

标签：