鉅大LARGE | 點擊量:622次 | 2020年04月16日
蘑菇皮制成的多孔網狀碳納米材料:可讓電池活性越用越佳
電動汽車和移動設備有望在未來十年迎來更加激烈的增長,但就當前的電池技術而言,這將使我們的環境資源面臨巨大的壓力。為了努力發現更多的可持續的替代型電池材料,加州大學河濱分校的研究人員們已經打造出了一款結合大褐菇(portabellamushrooms)表皮技術的新型電池。此舉不僅能夠降低電池生產時的經濟和環境成本,還可讓電池容量隨著時間的推移而增加。
這種電池由三個主要部分組成:一個負極端子(陰極)、一個正極端子(陽極)、以及將它們分開的固體或液體(電解質)。
合成石墨通常用于鋰離子電池的陽極,但這種材料需要使用到諸如氫氟酸和硫酸純化/制備的化學品,此法不僅成本高昂、還會產生對環境有害的廢棄物。
加州大學河濱分校的科學家們熱衷于探索大褐菇(portabellamushrooms)的潛力,希望它能夠成為更加自然的石墨替代品。
首先,早期的研究表明,蘑菇是高度多孔的這是一種理想的特性,因為微孔在提升了空間的同時、還能夠同時存儲和傳遞額外的能量,從而帶來更高的性能。
其次,它們含有高量的鉀鹽隨著時間的推移,會有更多的孔隙被激活,因此有助于提升電解液活性物質的水平當它被使用的時候,還可以顯著提升電池容量和效果。
研究團隊發現,從大褐菇頂帽上提取的表皮、再將它加熱至500℃(932℉),就可以轉換成一種自然衍生而來的類碳納米帶結構。
進一步將它加熱至1100℃(2012華氏度),它又會變成相互連通的多孔網狀碳納米帶結構。在電池設計上,這種能提供相對較大的表面積以儲存能量的材料最合適不過了。
伯恩斯工程學院的Mihri和CengizOzkan教授。
研究人員稱,結果表明,優化之后,蘑菇材料的碳陽極能夠取代傳統的石墨陽極。加州大學河濱分校研究生BrennanCampbell表示:
有了這樣的電池材料,在激活了孔碳架構潛在活性之后,未來的手機電池或許能夠越用越久、甚至超過10年的時間。
這項研究成果已經發表在了近日出版的《自然科學報告》(NatureScientificReports)上。
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