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奧地利研發(fā)出氧離子電池 比鋰電池有更多優(yōu)勢(shì)

發(fā)布者:安泰機(jī)械 發(fā)布日期:2023/5/13 22:19:486
信息摘要:
丟棄的重金屬電池對(duì)環(huán)境造成的污染令人頭痛。為解決環(huán)保問(wèn)題,奧地利一所大學(xué)研發(fā)了一種以陶瓷材料為基礎(chǔ)的可充電氧離子電池,生產(chǎn)過(guò)程不需要任何稀有元素,且電池還擁有耐高溫、可降解、重復(fù)利用和極長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。   奧地利最古老大學(xué)之一的維也納科技大學(xué)(Vienna University of Technology)和西班牙一同研發(fā)的這種可充電氧離子電池,有望成為大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的絕佳解決方案,讓那些可再生能源的電能方便儲(chǔ)能。該項(xiàng)研究成果3月17日發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials)網(wǎng)站上。

丟棄的重金屬電池對(duì)環(huán)境造成的污染令人頭痛。為解決環(huán)保問(wèn)題,奧地利一所大學(xué)研發(fā)了一種以陶瓷材料為基礎(chǔ)的可充電氧離子電池,生產(chǎn)過(guò)程不需要任何稀有元素,且電池還擁有耐高溫、可降解、重復(fù)利用和極長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。
  奧地利最古老大學(xué)之一的維也納科技大學(xué)(Vienna University of Technology)和西班牙一同研發(fā)的這種可充電氧離子電池,有望成為大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的絕佳解決方案,讓那些可再生能源的電能方便儲(chǔ)能。該項(xiàng)研究成果3月17日發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials)網(wǎng)站上。
   
  論文的作者亞歷山大·施密特(Alexander Schmid)博士告訴維也納科技大學(xué)新聞室:“如果你需要一個(gè)大型的儲(chǔ)能單元儲(chǔ)存太陽(yáng)能或風(fēng)能產(chǎn)生的電,那么氧離子電池可能是一個(gè)很好的解決方案。因?yàn)檫@種較低能量密度的電池不會(huì)受到工作溫度影響,使用壽命較長(zhǎng),更不會(huì)像鋰電池存在火災(zāi)隱患。”
  據(jù)介紹,這種氧離子電池僅由固體且阻燃的氧化物組成,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),其安全性比鋰電池要大得多。
  研究人員將LSF(含鑭、鍶和鐵元素)作為氧離子電池陰極,而LSCrMn(含鑭、鍶、鉻和錳元素)為陽(yáng)極,進(jìn)行充放電循環(huán)和阻抗測(cè)量。
  研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)主要由陶瓷材料和按特定比例混合鍶(Sr)、鑭(La)、鐵(Fe)、鉻(Cr)和錳(Mn)金屬做成的特殊電極進(jìn)行充放電時(shí),它可以吸收和釋放帶雙負(fù)電荷的氧離子。當(dāng)對(duì)其施加電壓時(shí),氧離子從一種陶瓷材料遷移到另一種陶瓷材料,而放電時(shí)可以使它們?cè)俅芜w移回原本的位置,從而產(chǎn)生電流。
  目前該電池原型使用的鑭金屬,屬于不完全稀有,但也不完全常見(jiàn)。因此科學(xué)家正在嘗試使用更便宜的東西取代鑭金屬,而該電池并未使用到現(xiàn)在充放電電池常用的鈷(Co)或鎳(Ni)金屬。
  在進(jìn)行環(huán)境溫度測(cè)試時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn),這種電池可在350°C至400°C溫度下正常運(yùn)行,電池電壓為0.6V,且儲(chǔ)存電能容量高達(dá)120mAh/cm3,放電效率接近100%,同時(shí)擁有良好的循環(huán)性能。
  許多電池技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于它的潛在壽命,因?yàn)椴糠值碾姵亟?jīng)過(guò)多次充電循環(huán)后,里面的電荷載體在某些情況下無(wú)法化學(xué)交換,將導(dǎo)致它們的電池容量下降和損壞。例如,鋰電池經(jīng)過(guò)多次循環(huán)充電后,讓鋰元素永久性損失,導(dǎo)致其電池容量出現(xiàn)不可逆的下降。
  而這種新型電池在電極氧化過(guò)程中所消耗的氧,可以通過(guò)開(kāi)放的輔助電極補(bǔ)充丟失的氧氣,這些丟失的氧氣可以依靠大氣中的氧氣進(jìn)行補(bǔ)充,實(shí)現(xiàn)電極再生,這使得電池容量不易出現(xiàn)損耗。
  盡管這種新型電池不適用于智能手機(jī)或電動(dòng)汽車(chē),因?yàn)樗荒苓_(dá)到鋰電池能量密度的三分之一,但它可以在200°C至400°C的高溫下進(jìn)行運(yùn)行,遠(yuǎn)比鋰電池更加耐熱。
  維也納科技大學(xué)化學(xué)技術(shù)與分析研究所的于爾根·弗萊格(Jürgen Fleig)教授對(duì)該校新聞社表示,“這種電池的充放電原理實(shí)際上與鋰電池非常相似,但我們有材料上的優(yōu)勢(shì)。陶瓷做的電池遠(yuǎn)比鋰做的電池耐高溫,且不易燃燒起火!
  另外,托比亞斯胡貝爾(Tobias Huber)博士也表示,“陶瓷材料是一個(gè)很大優(yōu)勢(shì),它有很好的適應(yīng)性,同時(shí)可以相對(duì)容易的取得其他元素,替換那些難以獲得的稀有或貴金屬元素。”真空吸盤(pán),真空吊具,真空吸吊機(jī)廠(chǎng)家_南通安泰機(jī)械有限公司
  研究人員相信,這種新型可充電電池可應(yīng)用到更多領(lǐng)域。

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