鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1110次 | 2021年03月17日
鋰離子電池會(huì)被鈉鎂材料替代嗎?
鋰離子電池目前已獲得廣泛應(yīng)用,但其具有明顯的缺點(diǎn),一是含鋰的材料來源有限,二是目前鋰離子電池中使用可燃的液態(tài)電解液,易燃易爆,安全風(fēng)險(xiǎn)較大。在瑞士國(guó)家科研基金會(huì)的支持下,瑞士聯(lián)邦材料研究所、日內(nèi)瓦大學(xué)、保羅謝爾研究所自2015年起聯(lián)合展開了一項(xiàng)科研項(xiàng)目,嘗試用鈉鎂材料替代鋰開發(fā)蓄電池,取得階段性成果。
科研團(tuán)隊(duì)提出一種全固體蓄電池設(shè)計(jì),電池中使用的是固體電解質(zhì)而不是一般常用的液態(tài)電解質(zhì),這種固態(tài)電解質(zhì)是具有晶體結(jié)構(gòu)的含鈉離子或鎂離子的化合物,鈉離子和鎂離子可在其中運(yùn)動(dòng),由帶正電荷的離子在電池電極間的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移出現(xiàn)電流。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在常溫(攝氏20度)下,鈉離子即可在固體電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng),而且固體電解質(zhì)不會(huì)燃燒,并在攝氏300度環(huán)境下仍保持化學(xué)穩(wěn)定性,因此安全性大大新增。因鈉元素材料的來源廣泛,與鋰材料相比幾乎是無限的。雖然鈉材料制成的電池儲(chǔ)存電能的密度比鋰離子電池小,但在對(duì)儲(chǔ)能單元體積要求不高的場(chǎng)合仍具有替代鋰離子電池的可能,因此這一結(jié)果具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。
隨著智能手機(jī)屏幕越來越大,耗電量越來越大,智能手機(jī)要頻繁充電,給智能手機(jī)用戶帶來了非常不方便,假如在戶外,就要充電寶,這種情況可能被解決,手機(jī)充一次電,幾個(gè)月用不完。
我國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新型高性能、低成本的鉀型雙離子電池技術(shù),在不改變現(xiàn)有鋰離子電池正極材料的情況下,研發(fā)出具有普適性的鋁箔負(fù)極/集流體一體化設(shè)計(jì)的新型高效低成本鋰電技術(shù),不僅可以有效降低電池自重和體積,顯著提高質(zhì)量和體積能量密度,而且大大降低了生產(chǎn)制造成本,同時(shí)具有廣泛的普適性。
采用該技術(shù)的電池,大大提高電池容量,給手機(jī)供應(yīng)持續(xù)電量,這項(xiàng)成果在一年的時(shí)間中,不僅在基礎(chǔ)研究方面做出了多項(xiàng)突破和布局;同時(shí),迅速走出實(shí)驗(yàn)室,朝著產(chǎn)業(yè)化的方向快速發(fā)生產(chǎn)展。
隨著我國(guó)科技的進(jìn)步,越來越多的我國(guó)技術(shù)引領(lǐng)世界,手機(jī)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié),都在快速發(fā)展,我國(guó)從制造大國(guó),發(fā)展為技術(shù)強(qiáng)國(guó)。
針對(duì)鎂材料開發(fā)的固體電解質(zhì)也具有良好性能,鎂離子在攝氏70度條件下可在其中運(yùn)動(dòng)。相比早期的一些研究結(jié)果,獲得同樣的導(dǎo)電性能要攝氏400度的條件,科研人員認(rèn)為是在正確的方向上取得了重大進(jìn)步,展示了進(jìn)一步改進(jìn)的潛力和可行性??紤]到鎂離子比鋰離子攜帶的電荷多一倍,材料來源較多,化學(xué)穩(wěn)定性更好,用鎂取代鋰作為電池材料具有更加誘人的前景。
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