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我國(guó)科學(xué)家研制出新型電池 用霉菌孢子碳存儲(chǔ)能源

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:677次  |  2020年08月10日  

浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院夏新輝研究員團(tuán)隊(duì)研制出首例基于霉菌孢子碳技術(shù)的高能量密度鋰硫電池,他們將廢棄果蔬發(fā)酵的霉菌孢子碳作為儲(chǔ)能材料引入能源領(lǐng)域,獲得高能量密度電池,其比容量較市場(chǎng)上最好電池高3倍,未來(lái)有望解決電動(dòng)汽車長(zhǎng)途行駛的續(xù)航能力問(wèn)題,此外還在成本、使用壽命等方面有諸多優(yōu)勢(shì)。該成果近日被世界優(yōu)秀材料期刊《先進(jìn)材料》報(bào)道。


“鋰硫電池是一種新型的高能量密度電池,它以硫作為電池正極,金屬鋰作為負(fù)極,其理論容量遠(yuǎn)超過(guò)目前商用的鋰離子電池。”夏新輝介紹,硫元素容量密度高、能量足,被看好為下一代電池材料。然而,單獨(dú)的硫元素存在一個(gè)致命弊端,就是硫本身絕緣,且反應(yīng)的中間產(chǎn)物會(huì)溶于電解液中造成損失。


長(zhǎng)久以來(lái),科學(xué)界就一直在為硫?qū)ふ乙粋€(gè)宿主,固定住硫元素,夏新輝團(tuán)隊(duì)的研究也由此開(kāi)始。出于好奇,他們用兩個(gè)爛橙子做了一次實(shí)驗(yàn),偶然間打開(kāi)了研究方向。科研人員首先將霉菌通過(guò)發(fā)酵培養(yǎng),然后利用鎳的造孔能力將其結(jié)構(gòu)優(yōu)化,再經(jīng)高溫碳化后,制備出了一種全新的霉菌孢子碳/納米磷化鎳復(fù)合材料。之后就是與硫元素的融合,在155攝氏度的溫度下,讓硫熔融,以熔融態(tài)的方式與碳材料混合,攜帶的硫就進(jìn)入了宿主。


研究結(jié)果表明,這種全新的霉菌孢子碳/納米磷化鎳得益于自身的高孔隙度、高導(dǎo)電性、大比表面積和多儲(chǔ)硫位點(diǎn),并且可以對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行物理/化學(xué)的雙重吸附,能極大地改善電池性能。不僅如此,若能將廢棄糧食果蔬重新發(fā)酵利用,用于制備霉菌孢子碳材料,還可實(shí)現(xiàn)廢物利用、出現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。


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