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                新型電池充電速度比鋰離子電池快十倍

                時間:2021-06-20 05:07:30 來源:投閑置散網 作者:石河子市 閱讀:940次

                  據外媒報道,聖彼得堡大學(St Petersburg University)開發了一種新型電池,其充電速度比鋰離子電池快十倍。此外,就潛在的火災隱患而言,這種電池更加安全,對環境的影響也較小。

                  在日常生活中,鋰離子電池廣泛應用於便攜式電子設備和電動汽車等領域。然而,這種電池也存在若幹問題,比如可能發生火災,以及在低溫環境下出現性能損耗,另外,報廢電池可能造成環境汙染。

                  化學家們一直在探討,將具有氧化還原活性的含硝?;酆衔镒鳛殡娀瘜W儲能材料。由於快速的氧化還原動力學過程,這些聚合物的能量密度高,充放電速度快。實施這類技術的挑戰在於電導率不足,即使加入高導電性添加劑(如碳),也會阻礙電荷收集。

                  為了解決這一問題,聖彼得堡大學的研究人員合成了一種基於鎳-薩倫配合物(NiSalen)的聚合物。這種金屬聚合物的分子起到了分子導線的作用,而能量密集型硝?;鶄然街谄渖?。該材料的分子結構使其能夠在較寬的溫度範圍內實現高電容性能。該校電化學係教授Oleg Levin表示:“2016年我們提出這一材料概念,並著手開發基於有機金屬聚合物的鋰離子電池電極材料。在探討這類化合物的電荷傳輸機製時,我們發現有兩個關鍵發展方向。首先,這些化合物可以作為保護層覆蓋電池的主導體電纜,取代以前鋰離子電池使用的相關材料。其次,它們可以用作電化學儲能材料的活性成分?!?/p>

                  研究人員花了三年多時間來開發這種聚合物。第一年,科學家們測試了這種新材料概念:他們將單個構成部分結合起來,以模擬導電骨架和具有氧化還原活性的含硝?;鶄然?。必須確保該結構的所有部分協同工作並相互加強。下一步是化合物的化學合成。這是該項目中最具挑戰性的部分,因為有些成分非常敏感,極易導致樣品退化。

                  在所獲得的幾種聚合物樣品中,隻有一種足夠穩定和有效。新化合物的主鏈由鎳與薩倫配體的配合物構成。能夠快速氧化和還原(充電和放電)的穩定自由基,通過共價鍵連接到主鏈上。Oleg Levin表示:“實驗表明,使用我們的聚合物來製造電池,可使其在幾秒內完成充電,比傳統鋰離子電池約快10倍。但是,這種電池的容量目前比鋰離子電池低30-40%。我們正在努力改進這一指標,同時保持充放電速率?!?/p>

                  新電池的正極已經製作完成,可用於化學電流源。至於負極,可以選擇現有類型,不一定需要重新開發。新組合係統可能在某些領域很快取代鋰離子電池。

                  研究人員表示:“新電池能夠低溫運行,非常有利於快速充電。與目前使用的鈷基電池相比,這種電池更加安全,能夠有效避免火災風險。同時,其中可能對環境造成危害的金屬含量要少得多。我們的聚合物中含有少量鎳,但與鋰離子電池相比,鎳含量要少得多?!?/p>

                (責任編輯:淮北市)

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