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研究职员利用石墨烯气凝胶助锂硫电池打破
发表于>2019-05-16 17:59:53
来源:OFweek 锂电网
 瑞典研究职员利用一种由还原氧化石墨烯制成的多孔、类似海绵的气凝胶,当作电池的自力电极,从而使锂硫电池,提高利用率。

据外媒报导,为了顺应电气化未来的需要,必要研发新型电池技术,此中一个抉择便是锂硫电池,与锂离子电池相比,导来说,此种电池能量密度要高5倍。最近,瑞典查默斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究职员在石墨烯海绵(graphene sponge)的帮助下,利用阴极电解液,在此种电池的研发上取得了打破。

研究职员的设法主意非常新颖,利用一种由还原氧化石墨烯制成的多孔、类似海绵的气凝胶,当作电池的自力电极,从而更好地利用硫、提高利用率。

传统电池由四部分构成,首先,有两个覆盖活性物质的支撑电极,即阳极和阴极;它咱咱们之间是电解质,通常是液体,可让离子来回转移;第四个部分是分离器,作为物理屏障,可防止两个电极接触的同时,允许离子转移。

此前,研究职员曾尝试将阴极和电解质结合在一路,成为“阴极电解液”。该概念有助于减轻电池重量,同时使充电速率更快,供电能力更强。如今,因为石墨烯气凝胶取得了睁开,该概念被证明有用可行,而且远景很好。

首先,研究职员在一个模范电池盒内注入薄薄的一层多孔石墨烯气凝胶。查默斯理工大学物理系兼本研究的首席研究员Carmen Cavallo表示:“气凝胶是一个长瘦型的圆柱体,将它像切意大利香肠一样切成薄片,然后将薄片挤压放入电池。然后再拿一种含硫丰富的溶液,即阴极电解液,加入到该电池中。多孔气凝胶作为支撑,会像海绵一样接收该溶液。”

“石墨烯的多孔布局是关键,可接收大批阴极电解液,获得足够的硫,进而使阴极电解液概念得以实现。此类半液体阴极电解液非常有必要,可以或许或许在硫轮回的过程中不丧失任何硫,因为硫已经溶解在阴极电解液中,因此不会因溶解而丧失”。

为了使阴极电解液发挥其电解质的感化,还在分离器中加入了部分阴极电解液,这也最大限度地提高了电池的硫含量。

目前,大多数商用电池都是锂离子电池,但是此种电池的睁开已接近极限,为了称心更高的请求,寻找新型化学办法变得加倍重要。而锂硫电池具有多个优点,如能量密度更高。目前,市场上最佳的锂离子电池的工作效力为300瓦时/千克,实践上说,最大可达350/千克。而实践上来说,锂硫电池的能量密度约为1000至1500瓦时/千克。

查默斯理工大学物理系传授兼此次研究主导人Aleksandar Matic表示:“别的,硫很便宜,储量丰富,而且加倍环保。别的,锂离子电池中普遍含有对环境有害的氟,而锂硫电池却没有。”

目前为止,锂硫电池的成就在于不够稳固,导致轮回寿命短。但是在查默斯理工大学的研究职员在测试新电池原型时,发现新电池在350次轮回后,仍对峙85%的容量。

新计划防止了硫锂电池解过程中的两个重要成就,一个是硫溶解到电解质中而丢失,另外一个是硫分子从阴极迁移到阳极的“穿梭效应”。在这个计划中,此类成就的影响都被大大削减了。

但是,研究职员指出,该项技术要完全发挥市场潜力仍另有很长一段路要走。Aleksandar Matic表示:“因为此种电池的临盆办法分歧于大多数正常电池,因此还必要研发新的临盆工艺,以实现该电池的商业化。”

中国太阳能光伏网(fdtyn.com)任务编辑:肖舟

关键词: 石墨烯
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