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研究人員開(kāi)發(fā)出環(huán)保鋁電池 可持續(xù)使用10,000次且損耗極小

發(fā)布時(shí)間:2025-01-27 19:18:39 發(fā)布用戶(hù): buouoio

用于長(zhǎng)期儲(chǔ)存太陽(yáng)能和風(fēng)能的大型電池是將豐富的可再生能源整合到美國(guó)電網(wǎng)的關(guān)鍵。然而,市場(chǎng)目前缺乏安全可靠的電池技術(shù)來(lái)支持可持續(xù)清潔能源的發(fā)展。據(jù)外媒報(bào)道,期刊《ACS Central Science》發(fā)表的一篇論文稱(chēng),研究人員設(shè)計(jì)出一種符合要求的經(jīng)濟(jì)高效且環(huán)保的鋁離子(Al-ion)電池。ACS為American Chemical Society的簡(jiǎn)稱(chēng),即美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)。

環(huán)保.jpg

圖片來(lái)源:期刊《ACS Central Science》

鋰離子(Li-ion)電池常見(jiàn)于多種消費(fèi)電子產(chǎn)品,包括電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車(chē)。這些電池由于能量密度高而被廣泛應(yīng)用。但對(duì)于公用事業(yè)規(guī)模的能源存儲(chǔ)所需的大型電池系統(tǒng)來(lái)說(shuō),鋰的成本過(guò)高,而且鋰離子電池的易燃性會(huì)帶來(lái)相當(dāng)大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

可靠的長(zhǎng)期儲(chǔ)能系統(tǒng)的潛在替代品包括可充電鋁離子電池。然而,它們最常見(jiàn)的電解質(zhì)液態(tài)氯化鋁會(huì)腐蝕鋁陽(yáng)極,而且對(duì)水分高度敏感,這會(huì)加劇腐蝕。這兩個(gè)因素都會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定性差,并且電氣性能會(huì)隨著時(shí)間的推移而下降。因此,Wei Wang、Shuqiang Jiao和同事們希望設(shè)計(jì)一種沒(méi)有這些限制的改進(jìn)型鋁離子電池。

研究團(tuán)隊(duì)在含鋁離子的電解質(zhì)中添加了惰性氟化鋁鹽,將其變成了固態(tài)電解質(zhì)。氟化鋁鹽具有三維多孔結(jié)構(gòu),使鋁離子能夠輕松跳過(guò)電解質(zhì)并提高電導(dǎo)率。此外,研究人員在構(gòu)建鋁離子電池時(shí),使用氟乙烯碳酸酯作為界面添加劑,在電極上形成一層薄薄的固體涂層,以防止形成會(huì)降低電池性能的鋁晶體。

在實(shí)驗(yàn)中,電池的防潮性以及物理和熱穩(wěn)定性得到了增強(qiáng),使其能夠承受尖銳物體的反復(fù)刺擊和高達(dá)392華氏度的溫度。固態(tài)鋁離子電池的使用壽命也非常長(zhǎng),可持續(xù)10,000次充放電循環(huán),同時(shí)損失的原始容量不到1%。

此外,大多數(shù)氟化鋁只需簡(jiǎn)單清洗即可回收,然后回收用于性能略有下降的另一塊電池。新電池可以降低鋁離子電池的生產(chǎn)成本,延長(zhǎng)其使用壽命,從而提高其實(shí)用性。

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