科學家利用凱夫拉纖維改進鋰硫電池設(shè)計 容量是普通鋰離子電池的5倍

2022-01-17 14:18  來源:cnBeta.COM  瀏覽:  

據(jù)New Atlas報道,鋰硫電池的儲能能力是目前鋰離子解決方案的五倍,研究人員對鋰硫電池有著濃厚的興趣,密歇根大學的一個團隊已經(jīng)向?qū)崿F(xiàn)其現(xiàn)實世界的潛力邁出了一步。這一突破取決于一種自然啟發(fā)的膜,它克服了穩(wěn)定性問題,為電池提供了“近乎完美”的設(shè)計,使其能夠持續(xù)一千多次循環(huán)。

研究小組負責人尼 Nicholas Kotov說:“有許多報告聲稱鋰硫電池有幾百次循環(huán),但這是以犧牲其他參數(shù)--容量、充電率、復(fù)原力和安全性為代價實現(xiàn)的。如今的挑戰(zhàn)是制造一種電池,將循環(huán)率從以前的10次循環(huán)提高到數(shù)百次循環(huán),并滿足其他多種要求,包括成本。”

在接受這一挑戰(zhàn)時,Kotov和他的同事們轉(zhuǎn)向了芳綸納米纖維,這是凱夫拉纖維的納米級版本,并將其塑造成精心設(shè)計的網(wǎng)絡(luò),模仿細胞膜的結(jié)構(gòu)。這種材料被注入了電解質(zhì)凝膠,并防止了電池故障的一個常見原因,即在其中一個電極上形成了被稱為枝晶的樹枝狀晶體的生長。

但是,這種新型膜的好處還遠不止這些。隨著鋰硫電池的循環(huán),被稱為鋰多硫化物的鋰和硫的小顆粒會流向鋰并損害設(shè)備的容量。該團隊通過將微小的、生物啟發(fā)的通道整合到其人工膜中并添加電荷來解決這個問題,這將排斥這些顆粒,同時允許帶正電的鋰離子自由流動。

論文的共同第一作者Ahmet Emre說:“受生物離子通道的啟發(fā),我們?yōu)殇囯x子設(shè)計了‘高速公路’,多硫化鋰不能通過‘收費站’。”

據(jù)Kotov說,這種所謂的離子選擇性的結(jié)果是一種具有“幾乎完美”設(shè)計的鋰硫電池。他說該裝置擁有接近理論極限的效率,而容量是標準鋰離子電池的五倍。

在具有快速充電技術(shù)的現(xiàn)實世界中,科學家們預(yù)計該電池可以循環(huán)1000次,這被認為是10年的壽命。對該設(shè)備有利的另一個事實是,與鋰離子電池中使用的鈷相比,硫的來源更豐富,問題更少,而芳綸纖維可以從舊防彈背心中獲取,使其成為一個整體上更環(huán)保的主張。

Koto說:“這些電池的仿生工程整合了兩個尺度--分子和納米尺度。我們第一次整合了細胞膜的離子選擇性和軟骨的韌性。我們的綜合系統(tǒng)方法使我們能夠解決鋰硫電池的首要挑戰(zhàn)。”

  鋰電池
免責聲明:本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自合作媒體、機構(gòu)或其他網(wǎng)站的信息,登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性。本網(wǎng)所有信息僅供參考,不做交易和服務(wù)的根據(jù)。本網(wǎng)內(nèi)容如有侵權(quán)或其它問題請及時告之,本網(wǎng)將及時修改或刪除。凡以任何方式登錄本網(wǎng)站或直接、間接使用本網(wǎng)站資料者,視為自愿接受本網(wǎng)站聲明的約束。
相關(guān)推薦
納米金剛石是高效氫氣提純的關(guān)鍵 還可以幫助實現(xiàn)零碳的未來

納米金剛石是高效氫氣提純的關(guān)鍵 還可以幫助實現(xiàn)零碳的未來

納米金剛石可能很小,但它們可以幫助解決當今人類面臨的最大問題之一。氣候變化。氫氣是一種清潔燃燒的燃料,在燃燒后只留下水。許多國家將氫氣視為實現(xiàn)零碳未來的途徑,但轉(zhuǎn)向氫氣經(jīng)濟需要其生產(chǎn)比現(xiàn)在更實惠。
誰將主宰2022年電池市場?

誰將主宰2022年電池市場?

進軍海外的鐵鋰 VS 高鎳無鈷的三元。
新疆產(chǎn)無水碘化鋰首次大量出口國外

新疆產(chǎn)無水碘化鋰首次大量出口國外

近日,新疆有色集團下屬企業(yè)新疆有色金屬研究所自主研制生產(chǎn)的200公斤無水碘化鋰打包運往印度,這也是新疆生產(chǎn)的無水碘化鋰產(chǎn)品首次大量出口國外。
 12V鉛酸電池即將退出市場?

12V鉛酸電池即將退出市場?

沒錯,汽車12V 鉛酸電池即將退出市場。歐洲已頒布法令,2030 年之后,所有新車均不再使用鉛酸電池,這給 OEM 廠商尋找替代解決方案帶來了極大的挑戰(zhàn)。雖然這似乎是一項艱巨的任務(wù),但它也可帶來巨大的機遇,不僅可消除對環(huán)境有害的電池,同時還可減輕車輛重量并提高整體效率。
日本研究人員開發(fā)能量密度為500 Wh/kg的鋰空氣電池

日本研究人員開發(fā)能量密度為500 Wh/kg的鋰空氣電池

鋰氧或鋰空氣電池(LAB) 是改進當今儲能技術(shù)的眾多途徑之一,因其具有高能量密度的潛力而受到研究人員的青睞。但低效率和較差的循環(huán)壽命已被證明是開發(fā)此類技術(shù)需要克服的困難障礙。

推薦閱讀

熱文

Copyright © 能源界