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新有機EV電池采用乙醇溶劑以提高能量密度

時間:2021-06-22 10:01來源:cnBeta.COM 作者:綜合報道
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       據(jù)外媒報道,雖然從表面上看,為電動汽車(EV)提供動力的鋰電池在我們向可持續(xù)交通的轉(zhuǎn)變中扮演著重要的角色,但它們本身也存在環(huán)境問題。利用有機材料替代稀有金屬的電池被認(rèn)為是解決這一困境的有希望的方法,來自休斯頓大學(xué)的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究展示了如何提高這些環(huán)保設(shè)備的性能。
 
       隨著對電子設(shè)備和汽車的需求持續(xù)增長,對依賴稀有金屬的鋰離子電池的依賴也在增長。這一困境的前沿和核心是鈷,鈷的開采不僅跟環(huán)境惡化和水源污染有關(guān),而且還存在著剝削童工等道德問題。此外,這些金屬的使用還使得電池在壽命結(jié)束時難以回收。
 
       不過現(xiàn)在,大家正在看到一些令人興奮的進(jìn)展,在電池的發(fā)展中擺脫了這些類型的材料,而使用有機材料。其中包括可以在酸中分解并回收的有機電池,其更依賴于更便宜、更環(huán)保的鎳,甚至還有IBM生產(chǎn)的一種使用海水中發(fā)現(xiàn)的材料的電池。
 
       新設(shè)備將這種有機結(jié)構(gòu)跟電池研究的另一個有前景的分支結(jié)合起來,該分支專注于使用固態(tài)電解質(zhì)。典型的電池在液體電解質(zhì)溶液中在兩個電極(陰極和陽極)之間移動電荷,但科學(xué)家們正在研究使用固體電解質(zhì)代替的替代設(shè)計。這種類型的結(jié)構(gòu)也可以讓電池跟鋰金屬陽極一起工作,其可以存儲多達(dá)目前設(shè)備的10倍的能量。
 
       研發(fā)這種新電池的科學(xué)家們已經(jīng)解決了他們所說的有機固態(tài)鋰電池的一個關(guān)鍵限制。鈷基陰極為這些電池提供了很高的能量密度,而由有機材料制成的電池能量密度有限,研究小組發(fā)現(xiàn)這是由陰極內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)造成。
 
       “鈷基陰極通常受到青睞,因為其微觀結(jié)構(gòu)自然是理想的,但在有機基固態(tài)電池中形成理想的微觀結(jié)構(gòu)更具挑戰(zhàn)性,”研究論文作者Jibo Zhang說道。
 
       據(jù)悉,科學(xué)家們使用了一種叫做pyrene-4,5,9,10-tetraone(PTO)的有機材料做陰極、用乙醇作為溶劑以此來改變其微觀結(jié)構(gòu)。這種處理帶來了一種新的安排,它可以更好地在陰極內(nèi)傳輸離子并將其能量密度提高到302 Wh/kg--對此團隊表示,這比目前最先進(jìn)的有機陰極固態(tài)電池要高出83%。
 
       “我們正在開發(fā)一種將被用于固態(tài)電池的低成本、地球豐富、無鈷的有機陰極材料,其將不再需要礦山中稀有的過渡金屬。這項研究在使用這種更可持續(xù)的替代能源提高電動汽車電池能量密度方面向前邁進(jìn)了一步,”Yao說道。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
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