鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:717次 | 2021年08月26日
要怎樣做出微小、長效的電池?
倘若要列出一份可作為高科技使用的先進(jìn)材料,應(yīng)當(dāng)不會有人想到木頭會名列前茅。將一塊木頭裹上錫,就可以制作微小、長效的電池。馬里蘭大學(xué)試驗用的組件,惟有一張紙厚度的千分之一不到。木頭的成本低,材料到處可見,能用來存儲大量能源。
美國馬里蘭大學(xué)的李騰(TengLi)和胡良斌(LiangbingHu)的試驗顯示,若能有效運(yùn)用木材,就能成功推出鈉電池,取代既有的鋰離子電池,大輻降低電池制作成本。
納存儲的電量也比不上鋰,所以不要指望納電池能用在手機(jī)上,但是它的成本低,材料到處可見,能用來存儲大量能源。
胡良斌是大學(xué)材料科學(xué)助理教授,他說:靈感來自于樹木。樹木由木質(zhì)纖維組成,一旦吸入礦物質(zhì)豐富的水,它就成為存儲液體電解質(zhì)的理想材料,它可以成為電池的基礎(chǔ),同時又是活動部分。
鋰和鈉的化學(xué)性質(zhì)十分相近,只不過納離子的體積是鋰離子的5倍。這在制作電池時便成了一大問題,因為電池會讓離子在正負(fù)極之間穿梭,離子越大,穿梭時造成的傷害也越大,進(jìn)而縮短電池的壽命,因此鈉無法用來制作電池。但工程師仍希望能研發(fā)出商業(yè)用的鈉電池,因為鈉的蘊(yùn)藏量比鋰高出許多。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
李博士和胡博士想了解,若改用更柔軟的材料來制作電極的框架,是不是能減低電極傷害。這類框架通常是以金屬制成,因此十分堅硬,但兩位研究者認(rèn)為,經(jīng)過解決的木材可以擁有同樣良好的傳導(dǎo)性,而且也能為不斷膨脹、縮小的電極供應(yīng)更好的支撐。
他們使用黃松木薄片進(jìn)行探測。先用奈米碳管傾覆在薄片之上以改善其傳導(dǎo)性,接著再在每塊薄片上加上一層錫;完成之后,將薄片放入含有鈉離子的電解液中,進(jìn)行400次循環(huán)的充放電。控制組則是以銅薄片制成的類似電池。
木質(zhì)電池并不完美;其初期容量為339mAH/g,但在400次循環(huán)充放電之后,只剩145mAH/g。不過,以初步開發(fā)的原型來說已經(jīng)算相當(dāng)不錯,而且表現(xiàn)遠(yuǎn)超過銅框電池;銅框電池的初期容量為50mAH/g,100次循環(huán)充放電之后便降至22mAH/g。
當(dāng)然,短時間內(nèi)你的手機(jī)和筆電里應(yīng)當(dāng)不會出現(xiàn)木框電池,但那本來就不是兩位研究者的計劃。他們的研究將有助于大型鈉離子電池的開發(fā),這些電池可用來儲存太陽能發(fā)電站的電力。
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