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康奈尔大学研究人员开发能够进行万次循环充电的铝阳极电池

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2021年04月21日 09:01:17
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康奈尔大学的研究人员已经开发出一种将铝融入锌阳极电池的新方法,这种方法将制备可重复使用的电池,这类电池可以实现多达1万次无误差循环充放电。

  由Joseph Silbert工程学院院长和James A. Friend家族杰出的工程教授Lynden Archer领导的研究小组,设计了一种碳纤维交织网,这种交织网能够比以往任何相关产品更能牢固地与铝结合。

  研发团队的研究人员阐述了这一突破的重要性。

  这张放大的图片,显示铝沉积在电池电极的碳纤维上。利用化学键,可以使电极更厚,反应速度更快,从而产生了比锂离子电池更安全、更便宜、更可持续的可充电效果

  研发人员表示:“这种电池的一个非常有趣的特点是,正极只使用了两种元素——铝和碳。这两种元素便宜又环保,它们的生命周期也很长。当我们计算能量储存的成本时,我们需要将它摊销到总能量输出上,这意味着电池是可充电的,所以这种电池可以使用很多次。因此,如果这种电池拥有更长的使用寿命,那么相应的成本将进一步降低。”

  “总体而言,我们使用化学驱动力来促进铝均匀沉积到纤维网的孔隙中,因而,电极比较厚,动力学速度也快得多。”

  研发人员确定地表示,使用这种新方法制备的电池,铝阳极电池的充放电能力至少是其它铝阳极电池的一个数量级。

  “表面上,这与我们早期原来电池中锌和锂金属电极的创新不同,但原理是相同的,即设计一种基板,以此提供一个巨大的热力学驱动力,这种驱动力可促进成核过程。同时,金属电极的失控、不安全的增长,可以通过表面张力等力量阻止,而即使在小范围内,表面张力可能是巨大的。”

  这项研究的资助方,包括美国能源部基础能源科学项目,以及国家科学基金会材料研究科学与工程中心。


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