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低成本3D鋁陽極,助力電池更環保

2021/4/12 11:10:45??????點擊:

文/陳根

近幾年(nian)來,太(tai)陽能(neng)的回收成本(ben)大幅下降(jiang),使得傳統能(neng)源(yuan)(yuan)的成本(ben)也(ye)大幅下降(jiang)。然而,能(neng)源(yuan)(yuan)儲存仍面臨挑戰——只有能(neng)夠儲存間(jian)歇(xie)性和季節性變化的太(tai)陽能(neng)供(gong)應(ying),才能(neng)在經濟上具有競爭力(li)。

近日,康(kang)奈爾大學的(de)一(yi)支研究團隊,就宣布其已(yi)經找到了一(yi)種(zhong)更具(ju)成本效(xiao)益的(de)新(xin)型材料(liao)。研究人(ren)員通(tong)過低(di)成本的(de)鋁材來制造3D陽極,從而(er)為具(ju)有(you)長循環(huan)壽命(ming)的(de)環(huan)保電池(chi)奠(dian)定(ding)了(le)良好的基礎。

具體來說,該小(xiao)組此前已(yi)經證實了鋅陽極(ji)電(dian)池(chi)的(de)潛力。此次(ci)研究中,他們采用(yong)了一種不(bu)同的(de)方(fang)法(fa)來結合鋁,從而生產出可提供多(duo)達(da)10000次(ci)無(wu)錯誤循環的(de)可充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)。

鋁的優點之(zhi)一就(jiu)是(shi)它在地(di)殼中含量豐(feng)富,是(shi)三價的,重量輕,因此它比許(xu)多其他金屬具有更高的能量儲存能力(li)。然而,鋁很難整合(he)到(dao)電(dian)池(chi)的電(dian)極(ji)中,它與玻璃(li)纖維(wei)分離器發生化學反應(ying),玻璃(li)纖維(wei)分離器將陽極(ji)和陰極(ji)分開,導(dao)致電(dian)池(chi)短路和故障(zhang)。


對于此,研究(jiu)人員的(de)(de)解決方案是(shi)設計一種(zhong)由碳纖維交(jiao)織而成(cheng)的(de)(de)基底(di),這種(zhong)基底(di)能與鋁形(xing)成(cheng)更(geng)強的(de)(de)化學鍵。當電(dian)池充(chong)電(dian)時,鋁通過共價鍵沉積(ji)到碳結構中(zhong),即鋁和(he)碳原子之間共享(xiang)電(dian)子對。雖(sui)然傳(chuan)統的(de)(de)可充(chong)電(dian)電(dian)池中(zhong)的(de)(de)電(dian)極(ji)只有(you)二維,但(dan)這項技術使用了三維或非平(ping)面(mian)結構,并創建(jian)了一個更(geng)深層、更(geng)一致的(de)(de)鋁層,可以被很好(hao)地控制。

這項(xiang)對環境友(you)好的(de)技術,有(you)望造(zao)福可(ke)再生能源(yuan)的(de)儲存。且在(zai)成本方面,基于鋁和碳(tan)的(de)兩極材(cai)料也相當低廉。有(you)關(guan)這項(xiang)研究的(de)詳(xiang)情,已經發表在(zai)近日出版的(de)《自然能源(yuan)》(Nature Energy)期刊上。


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