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一種更環保的新概念電池

作者:巢栩嘉 來源:查爾姆斯理工大學 發布時間:2019-10-23 瀏覽:
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中國儲能網訊:新概念電池的陽極和陰極分別由鋁和蒽醌基有機材料制成。這種有機陰極材料能有效地儲存一種鋁和氯基電解液中的正電荷載流子(陽離子),離子在電解液中往返于正負電極,形成電流。 

(圖片來源:查爾姆斯工學院)

一種新概念鋁電池不僅擁有以往兩倍的能量密度,而且原材料供應充沛,可降低生產成本和對環境的影響,由瑞典查爾姆斯工學院和斯洛文尼亞國家化學研究所的研究人員提出,有望實現大規模應用,包括存儲太陽能和風能。

鋁電池技術有理論能量密度高、相關制造和回收行業健全等諸多優勢。與現有的鋰離子電池相比,新概念鋁電池還可顯著降低生產成本。

查爾姆斯工學院物理系教授Patrik Johansson表示,“新型電池所設想的物料和環境成本遠低于當前水平,能實現大規模應用,例如建設太陽能電池公園或儲存風能。”

“此外,這種新型鋁電池的能量密度是目前最先進的兩倍。”

以往的鋁電池都使用鋁作陽極(負電極),石墨作陰極(正電極)。但石墨的能量含量過低,不足以制造出高性能電池。

然而,在Patrik Johansson及其查爾姆斯工學院同事和Robert Dominko領導的斯洛文尼亞國家化學研究所研究團隊共同提出的新概念中,一種由碳基分子蒽醌制成的有機納米結構陰極取代了原來的石墨作為陰極。

斯洛文尼亞國家化學研究所的原查爾姆斯工學院客座研究員Jan Bitenc對這種蒽醌陰極已進行深入開發。

該陰極材料中的有機分子勝在能儲存電解質中的正電荷載流子(陽離子),提高電池能量密度。

研究電池能量存儲內在機制的查爾姆斯工學院研究人員Niklas Lindahl表示,“新型陰極材料能使電池采用更合適的載流子,進而更充分地利用鋁的潛能。現在,我們正在持續推進研究工作,尋找更好的電解液,希望能去除目前溶液中所含的氯。”

迄今為止,鋁電池尚未商業化,即使在研究領域也屬于相對較新的話題。人們關心的是鋁電池能否最終取代鋰離子電池。

Patrik Johansson表示,“我們希望鋁電池能取代鋰離子電池。但更重要的是,在確保鋰離子電池只在必要時使用的前提下,它們可以互補。截至目前,鋁電池的能量密度僅為鋰離子電池的一半,但我們的長期目標是二者達到相同的能量密度。電解液和充電機制仍有改進空間。理論上,鋁是比鋰更好的載流子,因為鋁是多價金屬元素,意味著每個離子都可“補償”多個電子。此外,鋁電池有望大幅減少對環境的危害。”

研究成果發表在《儲能材料》雜志上。

翻譯:巢栩嘉

審校:趙歡

引進來源:查爾姆斯理工大學

引進鏈接:https://techxplore.com/news/2019-09-concept-environmentally-friendly-batteries.html

關鍵字:電池 鋁電池

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