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鑭基鈣鈦礦材料提高燃料動力電池性能

鉅大LARGE  |  點擊量:926次  |  2021年10月11日  

近日,巴斯克地區(qū)大學(UPV/EHU)的科研人員對外公布,他們對鑭基鈣鈦礦陶瓷接觸材料在固體氧化物燃料動力鋰電池(SOFCs)的使用進行了一系列的研究。


與其它燃料動力鋰電池不同,SOFCs的離子導電電解質(zhì)有很多優(yōu)勢。UPV/EHU的KameleVidal博士說:“這些材料的成本相比較較便宜,對燃料的純度不敏感,效率比較高。另外,由于構(gòu)成都是固體狀態(tài),這些構(gòu)成的配置也更加多樣化。但是,由于在高溫下運行,還是使用了昂貴的電池材料。我們做了很多試驗,事實證明改善連接板和陰極之間的接觸是生產(chǎn)SOFCs的重大挑戰(zhàn)之一。”因此,必須在不降低電池容量的前提下,尋找一種提高各構(gòu)成連接的新材料。這種材料作為連接板和陰極之間的接觸層,在運行高溫下必須具有很高的電子導電率、良好的化學和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(電池工作溫度是600-800℃)。


SOFCs陰極制作流程(:巴斯克地區(qū)大學)


為了能夠滿足上述要求,UPV/EHU科研小組選擇了鈣鈦礦材料。這種材料的名稱重要來源于地殼中一種稀有的礦物質(zhì),大多數(shù)以晶體結(jié)構(gòu)大量聚集。


科研人員利用鈣鈦礦設計了燃料動力鋰電池中的陰極、接觸層。KameleVidal博士說:“我們發(fā)現(xiàn),鈣鈦礦材料是很好的電子和離子導體,所以很適合用做電池的接觸層和陰極。”

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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%

另外,材料的合成溫度也很關(guān)鍵,因為引發(fā)溫度會影響材料的微結(jié)構(gòu),這對材料的性能至關(guān)重要。在眾多的合成方法中,最佳的方法是燃燒—作為氧化物的硝酸鹽和作為燃料的甘氨酸之間的反應,引發(fā)自燃,并且火焰達到很高的溫度,最終生成所需的材料。


現(xiàn)在,科研人員已經(jīng)在燃料動力鋰電池的基礎上制作了樣品,但目前面對的重要問題還是成本較高。KameleVidal博士認為,他們的方法可以減輕人們對電網(wǎng)和燃油發(fā)電的依賴。“



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