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美國科學家制造出新式“微電池”模型

鉅大LARGE  |  點擊量:597次  |  2021年09月24日  

據英國廣播公司(BBC)近日報道,美國科學家制造出一種擁有三維電極的新式微電池模型,與目前的商用電池相比,同樣功能的新電池僅為其十分之一,而再充電速度則為其1000倍??茖W家們表示,一旦解決安全問題,新電池將有望變革消費電子設備和汽車的充電方式。相關研究將發表在最新一期《自然通訊》雜志上。電池內有三個元件:分別位于電池兩端的陰極和陽極以及作為橋梁的電解液。最新研究的突破重要在于,科學家們在微尺度上將陽極和陰極整合在了一起。


他們首先制造出一個由細小的聚苯乙烯球組成的網格;接著用金屬填滿球內外;再將球溶解,留下一個三維的金屬支架,并在該金屬支架上添加了一個鎳錫合金陽極和氫氧化錳礦物質陰極;最后,將該裝置依附到一塊玻璃的表面,并將玻璃表面沒入300攝氏度的液體(作為電解質)中。


研究負責人、伊利諾伊大學的威廉姆·金教授表示:陰極和陽極距離非常近,使得位于電池兩極用來發生反應的離子和電子不要行進很遠,因此能更快出現能量。而且,最新技術可以擴展,可以將電池做得比較大。


金指出,盡管智能手機和其他電子設備已從微電子學受益良多,但電池領域的進展卻伐善可陳,最新研究改變了這一現狀。同樣功能的新電池的個頭僅為原電池的十分之一,新電池可用在汽車內。


其他電池專家對新研究樂見其成,但他們也擔心,安全問題或許會成為其市場化的絆腳石。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

英國劍橋大學化學系的克萊爾·格雷教授表示:挑戰在于制造出一個足夠穩固的微電池陣列,通過一個成本低廉且可不斷擴大的過程,使整個電池陣列不出現一次短路。牛津大學無機化學和能源領域的專家皮特·愛德華茲也指出:最新研究證明了我們可以獲得很高的能量密度,但問題在于如何擴大規模以便進行工業化生產,同時找到更簡單的制造方法并解決安全問題。我并不了解這種微電池是否容易自燃,鈷酸鋰離子電池就存在這一問題。


金承認,因為目前使用的液體容易自燃,安全問題確實存在。他表示,測試設備使用的液體很少,這就使發生爆炸的危險微乎其微,但假如電池被做得很大,危險可能會隨之新增。但他計劃改用更安全的聚合物電解液來解決這個問題,希望今年年底前,該技術能夠實現為電子設備和汽車供電。



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