鉅大LARGE | 點擊量：1121次 | 2018年04月16日
新技術發(fā)現(xiàn) 有望解決鈷材料電池所陷困境
“我們?yōu)?a href="http://m.lidumedia.com" class = "seo-anchor" data-anchorid=11 target="_blank">電池技術開辟了一個新的化學空間，”資深作家GerbrandCeder，伯克利材料科學與工程系教授說。“這是我們第一次有一個非常便宜的元件，可以在電池中進行大量的電子交換。”
這項研究將在4月12日的“自然”雜志上發(fā)表。這項工作是加州大學伯克利分校，伯克利實驗室，阿貢國家實驗室，麻省理工學院和加州大學圣克魯斯分校的科學家之間的合作。
在今天的鋰基電池中，鋰離子儲存在負極（帶負電的電極）中，它們是分層結(jié)構(gòu)。鈷對維持這種分層結(jié)構(gòu)至關重要。當電池充電時，鋰離子被從負極拉到電池單元的另一側(cè)，即正極。負極中沒有鋰離子有很大的空間。大多數(shù)金屬離子會涌入該空間，這將導致負極失去其結(jié)構(gòu)。但鈷是少數(shù)幾種不會移動的元素之一，對電池行業(yè)至關重要。
2014年，Ceder的實驗室發(fā)現(xiàn)了一種負極可以在沒有這些層的情況下保持高能量密度的方式，這種概念被稱為無序巖鹽。這項新研究表明，錳可以在這個概念內(nèi)發(fā)揮作用，這是遠離鈷依賴性的一個很有希望的一步，因為錳存在于泥土中，使其成為一種便宜的元素。
“為了解決鈷的資源問題，你必須擺脫負極的這種分層，”Ceder說。“無序的正極讓我們可以玩更多的元素周期表。”
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
在這項新研究中，Ceder的實驗室展示了如何使用新技術從負極獲得大量容量。科學家利用一種稱為氟摻雜的工藝，將大量的錳納入負極。具有適當電荷的更多的錳離子允許負極容納更多的鋰離子，從而增加電池的容量。
其他研究小組試圖使用氟摻雜負極，但尚未取得成功。Ceder說他的實驗室在無序結(jié)構(gòu)上的工作是他們成功的關鍵。
負極性能是以每單位重量的能量來衡量的，稱為每千克瓦時。無序錳負極每千克接近1000瓦時。典型的鋰離子負極在每千克500-700瓦時。
“在電池領域，這是一個超過傳統(tǒng)負極的巨大進步，”主要作者JinhyukLee說，他是研究期間Ceder實驗室的博士后研究員，現(xiàn)在是麻省理工學院的博士后。
該技術需要擴大規(guī)模并進行更多測試，以確定它是否可用于筆記本電腦或電動車等應用。但Ceder表示，這項技術是否真正將其放入電池內(nèi)部并不重要;研究人員為負極設計開辟了新的可能性，這更為重要。
“你幾乎可以使用元素周期表中的任何元素，因為我們已經(jīng)證明負極不必分層，”Ceder說。“突然間我們有更多的化學自由，我認為這就是真正的興奮之所在，因為現(xiàn)在我們可以對新負極進行探索。”
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