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西工大專家研制出新型電池 續(xù)航時間比鋰電池提升7倍
時間:2020-06-08 10:50來源:三秦都市報 作者:張彥剛
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新研制的鋰-二氧化碳電池 本報記者 張彥剛 攝
近期由西北工業(yè)大學納米能源材料研究中心謝科予教授團隊所研究的鋰-二氧化碳電池，比同等體量的傳統(tǒng)鋰電池提升了7倍，而且所用材料更加環(huán)保。該研究在各類電子產(chǎn)品、交通工具甚至航空、航天領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。
在謝科予教授的實驗室，一塊圓形的紐扣電池引起了記者的注意，別看它個頭小， 這就是謝教授團隊一直研究的“鋰-二氧化碳電池”。仔細觀察發(fā)現(xiàn)電池的一側(cè)并非封閉結(jié)構(gòu)，而是由許多孔洞構(gòu)成。據(jù)謝教授介紹，與目前已經(jīng)大量商業(yè)化應用的鋰電池相比，鋰-二氧化碳電池最大的優(yōu)勢就是具有更高的能量密度。實驗數(shù)據(jù)顯示，其容量比是鋰電池的7倍，假設我們現(xiàn)在使用的手機電池可以續(xù)航3天，未來使用同等重量同等體積的鋰-二氧化碳電池或許可以使用21天甚至更久。
它的另一個優(yōu)勢就是利用二氧化碳氣體提供電能，可謂是變“廢”為寶。同時在整個能量轉(zhuǎn)換過程中，比傳統(tǒng)的鋰電池更加綠色環(huán)保。
鋰-二氧化碳電池具有巨大的發(fā)展?jié)摿皯脙r值，作為金屬氣體電池家族之一，其工作原理與傳統(tǒng)電池相比都是全新的。謝科予教授團隊從催化反應機理和電極的宏觀設計入手解決這一難題。
由于之前沒有做過此類研究，一切都是從零開始，從基礎的實驗體、實驗條件方案到測試的設備裝置都需要團隊自己搭建。“我們摸索了一整年才把工藝搞清楚。”項目組成員王輝說。
團隊攻克了在實驗中遇到的諸多問題，設計了一種具有強界面電子相互作用的硫化鋅量子點——氮摻雜石墨烯雙向催化劑，首次將界面相互作用引入鋰-二氧化碳電池，并深入揭示其作用機制。鋰-二氧化碳電池的電化學性能得到了大幅度提升。
根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，目前謝科予教授團隊所研究的鋰-二氧化碳電池已經(jīng)具備了在某些特定環(huán)境中應用的能力。“后續(xù)我們可能會圍繞鋰金屬負極方面做一些保護，更好地提高電池的循環(huán)效率。”團隊成員周麗嬌稱。除此以外，團隊未來還將試圖用固體聚合物替代現(xiàn)有的電解液，為鋰-二氧化碳電池提供更多應用場景。
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