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来源:http://www.shantuigrun.com 作者:利来国际网上娱乐 发布时间:2018-08-15 12:40 浏览量:

  锂硫电池风头正盛 将为无人机和水下机器人供给更好动力

  

2014年,空中客车公司的“西风7”无人机依托锂—硫电池不间断地飞行了11天/图 来历:AIRBUS

 

  请接招,特斯拉。坐落英国阿宾顿的草创公司——Oxis动力公司的研讨人员正在运用锂和硫的组合制作电池。和现在用于电动轿车的锂离子电池比较,最新研制的电池每公斤可贮存近两倍的能量。不过,它们持续的时刻不是很长,在约100次充放电循环后便会失灵。但该公司以为,关于比如无人机、潜水艇、战士担负的电源包等用处来说,分量比价格或许寿数愈加重要。Oxis的小型实验工厂以年产1万~2万节电池为方针。这些电池会被封装在手机巨细的薄袋子中。

  这还算不上超级工厂,至少现在不是。但Oxis首席技能官David Ainsworth表明,该公司盯上的是一块更大的“蛋糕”:1000亿美元的电动轿车市场。“未来几年会十分要害。”Ainsworth说,他和其他人视锂—硫电池为锂离子电池的“继承者”并将成为占主导地位的电池技能。

  他们受到了一连串最新陈述的鼓动。陈述称,此项技能面对的许多功能和耐用性上的应战都能够被战胜。“你会看到许多方面正在获得开展。”美国劳伦斯伯克利国家实验室化学家Brett Helms表明。不过,比如加拿大滑铁卢大学化学家、锂—硫电池前驱Linda Nazar等人持谨慎态度。������������,她以为,创立既具有高容量又廉价、简便、细巧、安全的锂—硫电池“真的是一项艰巨的使命”。改进一个要素一般以献身其他要素为价值。“你不可能一起优化一切要素。”Nazar表明。

  锂离子电池包括两个电极——阴极和阳极。两者由使锂离子在充电周期来回移动的液体电介质分隔。在阳极,锂原子被夹在具有高导电性的碳——石墨层中心。当电池放电时,锂原子抛弃电子而且发作电流。由此获得的带正电荷的锂离子移动到电解液中。在为从手机到特斯拉轿车的许多设备供给动力后,电子终究回到一般由不同金属氧化物混合而成的阴极。在那里,电解液中的正极锂离子“偎依”在现已吸收了穿行电子的金属原子邻近。充电逆转了这种分子方式,因为外加电压会推进锂离子脱节它们的金属宿主而且回到阳极。

  金属氧化物阴极是牢靠的,但这些一般是钴、镍和锰结合物的金属很贵重。一起,因为需求两个金属原子“携手”才干固定单个电子,因而这些阴极很重。而这将电池的功能约束在约200瓦时/公斤(Wh/kg)。硫要廉价许多,而且每个硫原子能固定两个电子。理论上,具有硫阴极的电池能贮存500 Wh/kg或许更多。

  不过,硫并非电极的抱负资料。首要,它是绝缘的:无法将电子传递给从阳极上穿越的锂离子。2009年,一件影响全局的工作发作了:由Nazar领导的研讨团队发现,硫能够被嵌入和阳极相同由导电碳构成的阴极。尽管这种办法行得通,但带来了其他问题。像石墨相同的碳方式具有高孔隙度。这增加了电池的全体尺度,但贮存功能并没有增强。这意味着需求更多贵重的液体电介质填充这些孔隙。更严峻的是,当锂离子同硫原子在阴极结合时,它们会发作反响构成被称为聚硫化物的可溶分子。这些分子会漂走,从而使阴极发作降解而且约束充电周期的数量。聚硫化物还会迁移到阳极。在那里,它们会形成进一步的损坏。

  现在,各个方面都在获得打破。3个小组在处理阴极呈现的问题上获得前进。例如,上一年,由Helms领导的研讨团队在《天然—通讯》杂志上陈述称,他们向碳—硫阴极添加了聚合物层,从而将聚硫化物封装而且使电池在100个充电周期后仍能持续运用。由得克萨斯大学研讨人员Arumugam Manthiram领导的另一个团队用仅有单原子厚度的高导电性薄片石墨代替阴极中的石墨。正如他们在本年1月12日出书的《美国化学会动力快报》上所陈述的,新的石墨阴极持有的硫是传统石墨阴极的5倍,www.ag88.com因而极大地提高了能量贮存。最近,由我国厦门大学化学家Nanfeng Zheng领导的团队在《焦耳》杂志上陈述称,他们经过在氮掺杂碳粒子上放置薄片聚丙烯,创立了超薄“分离器”。其坐落阴极上面,能“捕获”聚硫化物,并将其转化成无害的锂—硫粒子。这增加了电池的能量输出,而且协助它们在500次充电周期后仍能被持续运用。w66利来国际手机app

  阿贡国家实验室动力贮存研讨联合中心主任George Crabtree 表明,一切这些开展将有助于推进锂—硫电池的进一步开展。“很难说这些是否是将获得成功的终究打破,但我很达观。” Crabtree说。


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