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新型納米硫陰極鋰電池 助力電動汽車業(yè)

2016-01-13

  很多比小編更技術控的看官們應該都清楚,咱們日常生活中使用的絕大多數(shù)電池都是鋰電池,依靠鋰電池內的各種物質發(fā)生化學反應從而產(chǎn)生電能。隨著科技的進步,鋰電池的性能逐漸不能滿足日常生活的需要了,尤其是新能源車所使用的大型電池。這也就是科學家們正在努力解決的問題。

  2009年5月,加拿大滑鐵盧大學的研究人員表示,他們研制成功了一種比傳統(tǒng)鋰電池容量大三倍的硫鋰電池原型。在過去二十年的時間里,硫鋰電池一直被認為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋰電池的最佳選擇,化學家們也一直在沿著這個方向進行研究,他們指出,硫和鋰是最理想的電池材料,這兩種化學物質的結合不但能提供高密度的能量,而且在穩(wěn)定性、安全性和壽命上也更為出色。另外,在成本上,硫的價格也要遠遠低于目前在鋰電池中廣泛使用的其他化學物質。

  但是電池陰極的制造一直是困擾科學家們的一大難題,因為陰極在電池充放電過程中是負責儲存和釋放電子的,在這種可逆的電化學反應中,為了實現(xiàn)較高的電流,必須使其中的硫和類似碳這樣的導體緊密接觸才能發(fā)揮效用。這個制造過程難度極高,此前一直沒有找到有效的制造方法。

  滑鐵盧大學的研究小組通過納米技術實現(xiàn)了碳和硫的緊密結合。技術控們都知道碳表面上是布滿了小孔的,所以碳的吸附能力極強。研究人員正是利用了碳的這個特點,在實驗中,他們采用了一種被稱為介孔碳的多孔碳材料,這種類型的碳在納米水平上,孔徑和孔容積上十分一致。研究人員通過納米技術支撐了一種空心碳管,而硫可被加熱和融化,在接觸到融化后的硫時,這種空心碳管就會發(fā)揮自身的吸附功能,將硫吸進去并凝固收縮成為硫納米纖維。研究人員用電子顯微鏡觀察灌注過硫的碳管刨面后發(fā)現(xiàn),所有孔徑內均充滿了硫,且硫和碳的結合堪稱完美。

  據(jù)研究小組介紹,用這種復合材料制成的電池,其電量可達到理論值的80%,而且在保持較低成本、良好循環(huán)性和穩(wěn)定性的前提下,其能量密度比由傳統(tǒng)鋰電池過渡金屬氧化物陰極制成的電池高三倍。這無疑是為電動汽車開辟了一條全新的道路。

  不久前有報道稱,豐田北美研究所的研究小組開發(fā)出了一種新型鋰電池納米硫陰極材料,這種材料采用了類似于塊菌的結構,其中包括嵌入空心碳納米球體的硫粒子以及密封柔性疊層(LBL)納米膜碳導體。哇,又是一個讓小編倒不過舌頭的長詞~~

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  雖說新的納米硫陰極材料并沒能達到預期的效果,但至少研究人員在這條道路上已經(jīng)走出了一段距離,而且科技每時每刻都在進步,不知道什么時候會有什么新的技術被發(fā)明出來,被用在這個材料制造的領域,讓整個研究產(chǎn)生飛躍。小編不是科學家,恬稱是技術控恐怕會被PIA得連渣兒都不剩,不過好歹還算得上是個樂觀主義者,常言道辦法總比困難多。相信那些比小編有能耐得多的科學家能夠解決這個問題,最終把這個技術運用在新能源車上。


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