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    硫阴极创造了世界储能记录

    2019-9-3 10:05| 发布者: admin| 查看: 23| 评论: 0

    杏彩科学家们创造了世界能源储存记录,采用巧妙的“蛋黄壳”设计,在可充电锂离子电池的硫阴极中储存的能量是现有商业技术的五倍。在1,000次充电/放电循环后,阴极还保持了高水平的性能,为便携式电子产品和电动汽车中使用的新一代更轻,更耐用的电池铺平了道路。

    锂离子电池通过在两个电极(阴极和阳极)之间来回移动锂离子来工作。对电池充电会迫使离子和电子进入阳极,从而产生可以为各种设备供电的电势。将电池放电 - 用它来做功 - 将离子和电子移动到阴极。

    今天的锂离子电池在500次充电/放电循环后通常可保持其初始容量的约80%。

    大约20年来,杏彩研究人员已经知道硫磺理论上可以储存更多的锂离子,因此比现在的阴极材料储存更多的能量。但是两个关键的缺点妨碍了它的商业用途:当锂离子在放电过程中进入硫阴极时,它们与硫原子结合形成一种对阴极性能很重要的中间化合物; 但这种化合物不断溶解,限制了阴极的储能能力。同时,离子的流入导致阴极膨胀约80%。当杏彩科学家应用保护涂层以防止中间化合物溶解时,阴极会膨胀并使涂层破裂,使其无法使用。

    崔的创新是由纳米粒子制成的阴极,每个纳米粒子都是由多孔二氧化钛硬壳包围的微小硫核,就像蛋壳中的蛋黄一样。在蛋黄和壳之间,蛋清将是一个空的空间,硫可以膨胀。在放电期间,锂离子穿过壳并与硫结合,硫膨胀以填充空隙,但不会破坏壳。同时,壳保护硫 - 锂中间体化合物免受溶解它的电解质溶剂的影响。

    每个阴极颗粒的直径仅为800纳米(十亿分之一米),约为人类头发直径的百分之一。

    “这基本上是我们第一次尝试它。“硫磺阴极每吨硫的重量储存量是目前商业材料的五倍。

    “经过1,000次充电/放电循环后,我们的蛋黄壳硫阴极保留了约70%的储能容量。据我们所知,这是世界上性能最高的硫阴极。“即使没有优化设计,这种阴极循环寿命已经与商业性能相当。这是充电电池未来的一项非常重要的成就。“

    在过去的七年中,杏彩团队已经证明了一系列越来越有能力的阳极使用硅而不是碳,因为它可以存储每重量多达10倍的电荷。他们最新的阳极也采用蛋黄壳设计,在1000次充电/放电循环中保持其储能能力。

    杏彩集团的下一步是将蛋黄 - 壳硫磺阴极与蛋黄 - 壳硅阳极结合起来,看它们是否在一起产生高能量,持久的电池。

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