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锂电池有望实现长寿 科学家发明“中空”的锑晶体

2020-06-16 发布于 遂平百事通
 

原标题:锂电池有望实现长寿 科学家发明“中空”的锑晶体 来源:举世科技

据外媒《自然-纳米技能》杂志报道称,来自佐治亚理工学院、苏黎世联邦理工学院和橡树岭国度实验室发明了一种质料——锑晶体,可使锂离子电池在不捐躯电池寿命的情况下,拥有股市价值 的能量。它在充放电循环历程中会自觉地、可逆地中空,这一备受期待的特性可以在不影响宁静的条件下促进更大的能量密度。

股票交易员据先容,锂离子电池通过在两个电极(负电的阴极和正电的阳极)之间往返传输离子来产生电力。但在目前的状态下,它们已经到了极限,即增长锂离子流动的积极因阳极质料的老化而受阻,阳极质料在充电和放电历程中会膨胀和紧缩,导致更大的压力,从而降低电池的寿命。

股票交易员现在,科学家从直径是人类头发直径的千分之一的微小颗粒中看到了一个解决方案。由于纳米质料锑晶体中空的空隙可以顺应电池充放电时的体积变化,同时提供稳定的外外貌,从而提高循环能力。

“有意地对中空纳米质料举行工程化已经有一段时间了,这是一种很有前途的要领,可以提高高能量密度电池的寿命和稳定性,”佐治亚理工学院的研究员Matthew McDowell表示,“问题一直是,以商业应用所需的大尺度直接合成这些中空纳米结构是具有挑战性的,而且成本很高。我们的发明可以提供一种更简朴、精简的历程,以类似于有意设计的中空结构的方式改善性能。”

股票交易员而使用高辨别率电子显微镜观察小型测试电池中的纳米颗粒,证实了这种中空举动,而且发明只有在直径小于30纳米左右的颗粒中才会出现。它的事情原理是通过弹性氧化层,使质料在离子流入阳极时膨胀,但在离子被移除时产生空隙,而不是导致典型的紧缩举动。

股票交易员“当我们第一次观察到奇特的中空举动时,这是非常令人兴奋的,我们当下就知道这可能对电池性能有紧张的影响。”McDowell叹息道。

股票交易员虽然这些中空的纳米颗粒是一个令人兴奋的发明,但对于该团队来说,未来另有一些挑战。由于锑自己代价昂贵,以是目前还没有用于生产电池电极。

然而,科学家们怀疑锡或者其他更自制的质料也可能体现出同样的空心结构,并希望探索这些可能性,在更大的电池上举行研究,以期积极实现商业应用。

“对其他质料举行测试,看看它们是否会根据类似的空心机制举行转化,这是非常有趣的。”McDowell指出,“这可以扩大可用于电池的质料范围。我们制造的小型测试电池显示出有希望的充放电性能,因此我们希望在更大的电池质料中做评估。”

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