美国科学家研发新型铅基阳极 可使锂电池容量翻倍
原创
2021-02-19 14:31 星期五
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,当我们谈及扩展如今锂离子电池的功能时,各种各样的替代材料都会浮现在眼前,从盐到硅,再到微波塑料。当然,还有铅,由于它资源丰富,成本低廉,而且在电池系统中很常见,因此也是一个极具吸引力的选择。

近日,科学家们刚刚证明了这种材料如何构成一种新型锂电池阳极的基础,从而可以提供更大的存储容量。作为锂电池的两极之一,阳极通常在充电时装载锂离子,并在放电时释放锂离子。

诚然,石墨是当今锂电池阳极的首选材料,而且效果很好,能在数千次充电循环中保持稳定。但是,科学家们希望在它们的存储能力上看到一些改进,对于美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的一个团队来说,铅有很大的潜力。

该实验室是美国能源部下属的国家实验室,它也是美国政府规模最大、历史最悠久的科研机构之一。上述研究成果已于近期被刊登在了知名科学期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上。

研究人员表示,由于铅被广泛应用于最古老的可充电电池——铅酸电池中,因此有完善的铅供应链,以及在其使用寿命结束时回收这种材料的系统。这一点,再加上它的低成本和可获得性,使得研究小组开始尝试在锂离子电池中使用铅基阳极,并得到了一些有希望的早期结果。

该研究小组从大的氧化铅颗粒开始,将其与碳粉结合并摇晃数小时。这就看到它们转化为更小的微观颗粒,嵌入到碳基质中,全部封装在薄薄的氧化铅外壳中。

随后他们在实验室对这种新型阳极材料进行了测试,在100次充电循环中,它的能量存储能力是传统石墨阳极的两倍,并且证明在整个过程中非常稳定。此外,该团队还通过在电解质溶液中加入氟乙烯碳酸酯进一步提高了电池的性能。

“我们的发现挑战了目前对这种电极材料的理解,”该项目的首席研究员克里斯托弗·约翰逊(Christopher Johnson)说:“我们的研究结果也为设计低成本、高性能的阳极材料提供了令人兴奋的其实,这些材料可用于运输和固定储能,如电网的备用电源。”

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