Исследователи разработали новую перезаряжаемую батарею, которая сохраняет в 6 раз больше энергии, чем существующие батареи

发布时间：2023-12-02 12:42:51 来源：戚戚具尔网 作者：product

Новости Gasgoo По сообщениям зарубежных СМИ,Исследователиразработалиновуюперезаряжаемуюбатареюкотораясохраняетвразбольшеэнергиичемсуществующиебатареи международная исследовательская группа во главе со Стэнфордским университетом разработала новую перезаряжаемую батарею, которая может хранить в 6 раз больше энергии, чем нынешние батареи. Исследование ускорит внедрение перезаряжаемых батарей и позволит исследователям аккумуляторов продолжить достижение цели в этой области: создать высокопроизводительную перезаряжаемую батарею, которая позволит заряжать мобильные телефоны только один раз в неделю и расширить запас хода электромобилей. раз.

Новая батарея называется щелочно-металлической хлорной батареей. Исследовательская группа под руководством профессора химии Стэнфордского университета Хунцзе Дая и докторанта Гуаньчжоу Чжу основана на хлориде натрия (Na/Cl2). или хлор.Получается в результате химического превращения лития (Li/Cl2) в хлор и обратно. Когда электроны перемещаются с одной стороны аккумуляторной батареи на другую, аккумуляторная батарея возвращает химические вещества в исходное состояние, готовое к повторному использованию. Но как только неперезаряжаемая батарея разряжается, ее химические вещества не могут быть восстановлены.

(Источник изображения: Стэнфордский университет )

Дай сказал: «Аккумуляторная батарея немного похожа на кресло-качалку. Она наклоняется в одном направлении, но затем становится шаткой, когда вы ее заряжаете. Новая аккумуляторная батарея похожа на Высокое кресло-качалка."

Неожиданное открытие

Никто еще не разработал высокопроизводительную перезаряжаемую натрий-хлоровую или литий-хлоровую батарею, поскольку хлор слишком активен, чтобы эффективно превращаться обратно в хлорид. Хотя некоторые батареи в определенной степени перезаряжаются, их производительность оставляет желать лучшего.

На самом деле Дай и Чжу изначально не намеревались производить перезаряжаемые натрий-хлоровые и литий-хлоровые аккумуляторы, а просто усовершенствовали существующие технологии изготовления аккумуляторов с использованием тионилхлорида. Тионилхлорид является одним из основных компонентов литий-тионилхлоридных батарей — типа одноразовых батарей, впервые изобретенных в 1970-х годах.

Но в ходе раннего эксперимента с хлором и хлоридом натрия исследователи Стэнфордского университета заметили, что превращение одного химического вещества в другое может стабилизироваться, тем самым обеспечивая частичную перезарядку. Дай сказал: «Я не думал, что это возможно, но нам потребовался как минимум год, чтобы по-настоящему осознать, что происходит».

В течение следующих нескольких лет команда выяснила обратимую химию и искала способы повысить ее эффективность, экспериментируя с множеством различных материалов для положительного электрода батареи. Исследователи достигли крупного прорыва, когда сформировали электрод из современных пористых углеродных материалов, разработанных профессором Юань-Яо Ли и его студентом Хунг-Чуном Тай из Национального университета Чунг Ченг в Тайване. Углеродный материал имеет структуру наносферы и заполнен множеством ультрамелких пор. На практике эти полые сферы действуют как губка, поглощая большое количество чувствительных в других отношениях молекул хлора и сохраняя их для последующего преобразования в соль внутри микропор.

Чжу объяснил: «Когда аккумулятор заряжается, молекулы хлора улавливаются и защищаются в микропорах углеродных наносфер, а затем, когда аккумулятор необходимо опорожнить или разрядить, Мы можем разрядить батарею и преобразовать хлор в NaCl, который представляет собой поваренную соль, и повторить процесс в течение нескольких циклов. В настоящее время мы можем выполнять циклы до 200 раз, но еще есть возможности для улучшения."

Результатом стал еще один шаг вперед в разработке аккумуляторов, направленный на высокую плотность энергии. На данный момент исследователям удалось получить катодный материал с удельной емкостью 1200 мАч на грамм по сравнению с 200 мАч на грамм современных коммерческих литий-ионных батарей. »

Исследователи прогнозируют, что аккумулятор будет использоваться в сценариях, где частая подзарядка невозможна, например, на спутниках или удаленных датчиках. Многие спутники плавают на орбите из-за разряженных батарей. Но будущие спутники с долговечными перезаряжаемыми батареями могут быть оснащены солнечными зарядными устройствами, что многократно увеличит их полезность. Однако на данный момент разработанный ими рабочий прототип все еще может быть пригоден для использования в небольшой бытовой электронике, такой как слуховые аппараты или пульты дистанционного управления. Что касается бытовой электроники и электромобилей, то еще предстоит проделать большую работу по разработке конструкций аккумуляторов, повышению плотности энергии, масштабированию аккумуляторов и увеличению времени цикла.

Источник: Gasgoo

Автор: Лю Литинг

相关文章