纳米技术电池的优势体现以及发展前景分析

2021-06-08      3043 次浏览

随着社会的快速发展,我们的纳米技术电池也在快速发展,那么你了解纳米技术电池的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。所谓的纳米技术电池,就是在电池的制造过程中,采用纳米技术材料或者制造工艺,生产制造出具有特别高性能的电池产品。随着电子技术的高速发展,人们对电池的需求量愈来愈多,人们总是希望得到一种容量大、功率高、性能优、价格廉的电池。但是,由于客观实际的限制,在现实中的电池总是无法全面满足人们的要求。电池界的专家学者在孜孜不倦的追求着电池性能的提高,经历了一代又一代人的不懈努力。


纳米技术的出现和纳米技术材料的开发成功,使得全球电池界为之一振,电池界专家学者看到了一种新的希望。纷纷开展各种各样的试验,试图全面提高现实电池的各种性能。经过千百次的失败与成功的考验,终于在有限的几种电池试验中取得了满意的结果。使得电池性能得到了长足进展,一般情况下电池的容量可以提10%-30%,电池的比功率可以提高25%-35%,电池的寿命提高40%-60%,使得电池的性能价格比得到了空前的提高。电池使用后期采用纳米技术活化同样可以延长电池的使用寿命。


目前,纳米技术在电池中的应用重要集中在纳米技术材料的置备、纳米技术材料在电池电极制造和电池化成中的应用。当常规材料被加工到纳米级时,它的光学性能、热学性能、电学性能、力学性能、化学性能等与常规材料存在显著的差异,具有许多常规材料所没有的许多奇异特性和应用效果。


首先,纳米技术材料具有非常大的比表面积。因为其比表面积大,所以它具有极高的活性。它的活性重要来自于纳米粒子的表面的原子的用途力。在物质内部的原子和物质表面的原子受到的用途力是不同的,内部的原子处于各种力的相互平衡之中,而处于物质颗粒表面的原子由于存在许多的悬空键,具有极高的不饱和性质,极其容易与其它相邻的原子结合形成稳定状态,所以具有极其高的活性。


纳米材料一个天然优势就在于,其尺寸较小,可以在颗粒和电极层面上有效抵抗力学上的破坏。高容量电极材料有一个基本参数,叫做临界破碎尺寸。这个参数值取决于材料的反应类型(譬如合金反应,转化反应)、力学性能、结晶度、密度、形貌以及体积膨胀率等一系列参数。而且,电化学反应速率关于颗粒的开裂和破碎影响重大,充放电速率越快,出现的应力就越大。当颗粒尺寸小于这个临界尺寸时,锂化反应引起的应力就能得到有效控制,从而缓解颗粒的的开裂和破碎行为。


当这些纳米级的物质被应用在电池的制造中,就会出现显著的特性。强大的比表面活性能量和良好的导电性能,在参与电化学反应的时候,纳米颗粒物质在极板内部形成新的活性物基核,改善和增强电极结构,极大地提高电极的电化学反应表面,降低了电化学反应的能垒。


在活性颗粒和电极内部,电荷载体的快速传输关于电池性能的提高至关重要!电子的高传导路径和离子的短传输距离有助于提高比率放电能力,并活化绝缘电极材料。和微米尺度的材料相比,纳米材料尺度更小,在电子和离子传输方面更加有优势。关于颗粒而言,由于传输距离更短,锂离子嵌入/脱嵌过程以及电子传输在纳米颗粒中比在微米颗粒中更快。提高颗粒导电性的通用方法有:包裹导电层或者嵌入导电基质中。


以上就是纳米技术电池的有关知识的详细解析,要大家不断在实际中积累相关经验,这样才能设计出更好的产品,为我们的社会更好地发展。


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