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硫酸氧钛MIT研究获重大突破锂电池再也不用担心寿命问题

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硫酸氧钛MIT研究获重大突破锂电池再也不用担心寿命问题

发布日期:2016-05-27 00:00 来源:http://www.ddhxsj.com 点击:

硫酸氧钛MIT研究获重大突破,锂电池再也不用担心寿命问题
MIT科学家已经成功取得两项重大突破,不仅有望使锂离子电池几乎不存在寿命问题,还能存储之于目前四倍的能量。
目前,锂离子电池已经广泛应用于智能手机、平板电脑、照相机、笔记本电脑、电动汽车、飞机以及轮船,且小小体积就能储存大量能量,但科学家仍然希望能使其更好。
而且还有一个问题,智能手机中的锂离子电池发生过过热和爆炸的情况,也需要找到一个更好的解决方案。
发展不易燃的固态电池(Developing solid state batteries that aren't flammable)
电解质是电池的三个基本组成部分之一。目前,大多数可充电电池的电解质为液态形式,这是易燃的,也是过热的原因所在,因此麻省理工学院(MIT)、三星(Samsung)、加州大学圣迭戈分校(University of California at San Diego)以及马里兰大学(University of Maryland)的研究人员决定开发固态电解质。
他们开发出了一款可行的、由锂、锗、磷和硫组成的固体锂离子导体固态电解质.
这种固态电解质不仅仅更加安全,而且比传统电池的寿命要长得多,因为不发生降解反应。这意味着这种电池可以使用、充电再重复使用成百上千次。
更好的是,含有这种固态电解质的电池可以在低至华氏-20度的温度下应用,这是当前的电池不可能做到的。
该研究以“固态锂超离子导体的设计原理”为题发表于《自然·材料》期刊上。
由于遗忘一个实验而因祸得福成就了这一突破(Forgetting about an experiment led to a breakthrough)
在一项独立的研究中,MIT和清华大学的科学家意外的发现,他们不慎遗忘在一个实验中运行了很长时间的一个锂离子电池的容量达到了其容量的四倍。
随着时间的推移,锂离子可充电电池的性能开始下降,因为一次次的充放电使锂化合物沉淀于电极上。这使得电极最终分解。
一种解决办法是用铝取代石墨电极,但一旦暴露于空气中,铝颗粒表面马上形成氧化物。
因此,清华大学的Wang Changan博士和MIT的Li Ju博士决定将铝颗粒浸泡于硫酸和硫酸氧钛中,试图将氧化铝移除,并用一个新的氧化钛外涂层来取代之。
然而,他们忘了一批纳米颗粒,浸泡的时间太长使得混合物浸泡到铝颗粒。铝纳米颗粒原本有50 nm,浸泡过后,这些纳米颗粒具有一个30 nm的铝“蛋黄”,外壳是4 nm的氢氧化钛。
科学家们决定用这些新的纳米颗粒来构建电池,发现这种电池的容量是目前电池的四倍,且其寿命可超过500次充放电周期。

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