重大突破!美国科学家研发3D铝电极 为低成本环保电池铺平道路
原创
2021-04-06 15:07 星期二
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,众所周知,推动可再生能源应用的一个关键部分是降低成本,通过对新型、具有成本效益的存储系统材料的试验,科学家们又在这一领域取得了重要进展。

近期,美国康奈尔大学(Cornell University)的一个研究小组提出了一个引人注目的例子,并证明了这一进展的前景:用低成本的铝制成3D电极,进而制成一种循环寿命很长的环保电池。

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就电池材料而言,铝有许多吸引人的特点——它广泛存在于地壳中,重量轻,储存能量时容量大。然而,由于铝会与位于正极和负极之间的玻璃纤维隔板发生不良化学反应,在实验电池中使用它的努力一直受到短路和故障的困扰。

对此,康奈尔大学的研究小组认为他们已经找到了解决方法。研究人员首先将铝与碳纤维交织的基板结合在一起。典型的电池电极只有二维,而这个设计创造了一个三维结构,其中铝层可以被精细地控制,材料通过共价键在电池充电时均匀地积聚在碳结构上。

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该研究主要作者Jingxu Zheng表示,“基本上,我们使用化学驱动力来促进铝均匀地沉积到该结构的孔隙中。电极要厚得多,动力学速度也快得多。”

通过将这种电极设计作为实验电池的一部分,该团队研制出了一种可充电设备,可循环使用10000次,且没有任何故障迹象。这预示着它作为可再生能源电网存储解决方案的潜力很大。可再生能源通常是间歇性的,需要低成本、高容量的系统,可以在很长一段时间内储存和释放能量。

Zheng进一步解释称,“这种电池的一个非常有趣的特点是,正极只使用了两种元素——铝和碳,这两种元素既便宜又环保。”

“它们的生命周期也很长。当我们计算能量储存的成本时,我们需要将它摊销到总能量吞吐量上,这意味着电池是可充电的,所以我们可以使用它很多很多次。因此,如果我们拥有更长的使用寿命,那么这种成本将进一步降低。”他补充道。

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