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新型銻納米鏈電極有望助推鋰電池發展

2019-9-26 14:11:18來源:網絡作者:
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  • 銻(Sb)已經被人類使用數千年,甚至可追溯到埃及的文物花瓶、甚至被婦女用作眼線筆。現如今,它作為一種阻燃材料,在電視屏幕和其它電氣設備中也得到了廣泛的運用。
  • 關鍵字:
  • 銻納米鏈電極 鋰電池

當下許多致力于改善鋰電池的研究,都集中在電極所用的材料上,因為材料用于存儲離子以產生電流。盡管石墨是目前的首選,但其它材料的確可以保證更大的容量、使用壽命、以及更快的充電速度,正式需要在某些重要的方面做出一定的妥協。好消息是,普渡大學的科學家們,剛剛提出了一種類似網狀結構的“納米鏈”(Nanochains)新設計,使得高級電極材料能夠發揮更大的效用。

當下科學家們正在尋找各種性能更佳優異的材料,來替代通常用于鋰電池的石墨材料,但也經常面臨著其它復雜的挑戰,比如重量太大、形狀不規則而難以用于商業產品上。

在持續努力下,普渡大學的一支研究團隊聲稱,其在一種被稱為銻(Antimony)的準金屬材料研究方面,取得了重大的突破。

據悉,銻(Sb)已經被人類使用數千年,甚至可追溯到埃及的文物花瓶、甚至被婦女用作眼線筆。現如今,它作為一種阻燃材料,在電視屏幕和其它電氣設備中也得到了廣泛的運用。

而電池研究人員的興趣,則源于該材料已證實的“可增強實驗性鋰離子電池的充電性能”的特性。只是截至目前,將其內置到可為智能機供電的鋰離子電池中,仍存在著棘手的問題。

銻納米鏈的三維結構(圖自:Applied Nano Materials)

研究人員發現,使用銻金屬和其它類似金屬作為電極成分,會使材料在充電時膨脹至原始尺寸的三倍。普渡大學化學工程副教授 Vilas Pol 表示:

若貿然在智能機電池中運用,無異于隨身攜帶著一枚隨時可能失效的手雷。而為了克服這項設計缺陷,Vilas Pol 與同事們提出了一個很好的想法。

通過在混合物中添加一種被稱作氨硼烷(ammonia -borane)的還原劑、以及一種成核劑(nucleating agent),研究團隊能夠將微小的單個銻顆粒結合成網狀結構。

氨硼烷是其中的關鍵,因為它能夠在納米鏈中形成空隙,使得材料不會因膨脹而失效。有趣的是,研究團隊發現該方案也僅適用于特定類型的氯化銻(antimony-chloride)化合物。

其在實驗室中測試了采用新方案的電池,結果發現原型電池可在 100 個充放電循環中,保持鋰離子容量的穩定。

Vilas Pol 表示:在前百個充放電周期內,它基本上沒有發生什么變化。這意味著我們沒理由懷疑它會在第 102 周期有什么不同。

 

(關鍵字:銻納米鏈電極 鋰電池)

(責任編輯:00955)
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