科学家们发明了“下一代金属电池”,这种电池的续航时间是以往的两倍,充电速度也比以往任何时候都快。
研究人员使用三维交联聚合物海绵制作了这种电池。
科学家们说,这种新型电池可能比标准锂电池安全得多。标准锂电池存在“根本性问题”,会导致电池突然爆炸起火。
宾夕法尼亚州立大学(PennStateUniversity)机械工程教授、牵头研究的DonghaiWang说,这个项目旨在开发下一代金属电池。
“锂金属已经在电池中试用了几十年,但有一些根本性问题阻碍了它们的发展。”
电池最简单的形式是由三部分组成:正极、负极和电解质。
当电池充电时,锂离子从正极被提取出来,通过晶体结构和电解质到达负极,并储存在那里。
这个过程发生得越快,电池充电的速度就越快。
然而,当锂离子电池快速充电时——就像电动汽车一样——它们就会形成针状结构。
这些针头减少了电池的生命周期,并可能导致安全问题——包括火灾或爆炸。
Wang博士说:“我们的方法是在金属锂界面上使用一种聚合物。”
该材料作为多孔海绵,不仅促进离子转移,而且抑制恶化。
如何给电池充电?
电池最简单的形式是由三部分组成:正极、负极和电解质。
当电池充电时,锂离子从正极被提取出来,通过晶体结构和电解质到达负极,并储存在那里。
这个过程发生得越快,电池充电的速度就越快。电池的材料可以严格限制这个速率。
石墨是一种常用的负极材料,因为它能很好地吸收正离子,并且具有很高的能量密度。
在寻找新的电极材料的过程中,研究人员通常会设法使这些微粒变小。
然而,用纳米粒子制造一个实用的电池是很困难的,因为它会与电解液产生大量不必要的化学反应,所以电池寿命不会太长,而且制造成本也很高。
他说,这使得金属镀层没有枝晶,即使在低温和快速充电条件下也是如此。
研究人员称,这项工作的实际应用可能使更强大、更稳定的金属电池技术成为日常生活不可或缺的一部分。
Wang博士说:“在电动汽车中,它可以在需要充电之前增加行驶里程数百英里。”
“它还可能让智能手机的电池寿命更长。”
“我们希望推动这些技术向前发展。有了这项工作,我相信我们可以将这些锂金属电池的生命周期延长一倍。”
关于新一代电池的研发努力一直在进行中。近日,据报道,韩国三家电池制造商,LG化学、三星SDI和SKInnovation,将联手开发电池核心技术。
11月12日,三家企业签署了关于建立电池基金的谅解备忘录,将利用约合人民币6.16亿元建立基金,用于保障下一代电池技术安全。
该基金或将于明年一季度完成筹备,三家公司将共同投资研发项目,计划在固态电池、锂金属电池和锂硫电池领域进行研发,在支持下一代电池材料、工艺和设备开发的同时,进一步加速核心技术的早期商业化。