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美国钻研职员打造枝晶自愈的钾电池比锂离子

发布时间:2025/1/19 17:15:45   
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盖世汽车讯从手机、到太阳能、再到电动汽车,人们越来越依附于电池。跟着人们对平安、高效、壮大储能装备的需要接续增进,而可充电锂离子电池连续是电池平台内的主导技术,人们对探求此种电池的替换品的需要也在接续增进。

据外媒报道,美国伦斯勒理工学院(RensselaerPolytechnicInstitute)的钻研职员展现了怎样降服一个连续存在的电池疑问–电池枝晶,打造了一种与锂离子电池机能一样好的金属电池–钾电池。比较于锂,钾是一种储量更富厚、费用更廉价的元素。

电池有两个电极,一端是阴极,另一端是阳极。若稽查锂离子电池的里面,平时会发掘一个由钴酸锂制成的阴极以及一个由石墨制成的阳极。在电池充放电历程中,锂离子会在两个电极之间往返活动。

在此种环境下,若钻研职员只简略地用钴酸钾代替钴酸锂,电池机能会降落。钾是一种较大较重的元素,所以其能量密度较低。所以,伦斯勒理工学院团队有望经历用金属钾代替石墨阳极,以进步钾金属的机能。

伦斯勒理工学院机器、航空航天和核工程出名传授兼该论文的第一作者NikhilKoratkar显露:“就机能而言,此种钾电池可与古代的锂离子电池相媲美。”

只管金属电池后劲庞大,不过也连续因金属在阳极上沉积造成枝晶而导致困扰。当电池历史频频的充放电轮回时,因为金属钾沉积不匀称就会造成枝晶。Koratkar注释显露,跟着光阴推移,钾金属沉积物会变得越来越长,长得像树枝。

若此类沉积物长得太长,终极会刺穿绝缘隔阂,而绝缘隔阂的用途是防备电极互相触碰,所以终极会导致电池短路。当电池短路,而电池里面的有机电解质着火时,就会发生热量。

在该论文中,Koratkar与团队成员(包含伦斯勒理工学院博士生PrateekHundekar、化学和生物分子工程系传授ChunshengWang等马里兰大学钻研员)注释了他们的办理计划为此种电池的现实软件摊平了路途。经历以较高的充放电速度运转电池,能够或许非常好地掌握电池里面温度的抬高,并促使枝晶自愈,脱离阳极。

Koratkar将此种自我修复的历程比作狂风雪收场后,雪堆的变更。风和太阳赞助将雪堆上的雪花吹走,将雪堆收缩,终极让雪堆变平。一样地,固然电池里面温度抬高不会融化金属钾,但确凿有助于激活钾金属的外貌,使钾原子分散,横向脱离其造成的“堆”,有用地“抚平”了枝晶。

Koratkar显露:“行使此种技巧,能够在夜晚大概不应用电池时,获得一个电池经管体系,该体系可行使部分的热量,使枝晶自我修复。”

Koratkar及其团队此前曾演示过相似的技巧,让锂金属电池的枝晶自我修复,不过,他们发掘,钾金属电池实现自我修复的历程所需的热量要少得多。该发掘也意味着钾金属电池大概比锂金属电池更高效、更平安、更适用。



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