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美國利用離子液體取代傳統(tǒng)有機電解液 研發(fā)更安全/更持久儲能設備
時間:2020-09-08 08:58來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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據(jù)外媒報道，美國橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge National Laboratory）的科學家們正在尋找安全、穩(wěn)定且高效的先進材料，以延長電池的使用壽命，而且已經(jīng)確定，此類材料本身就是問題解決方案的一部分。
事實上，隨著對電池材料界面研究以及對電池工作過程了解的增加，很多研究人員開始尋找新電池，以更快地滿足人們對更持久便攜式電子產(chǎn)品、電動汽車和電網(wǎng)固定儲能設備的需求。
電子產(chǎn)品市場中主要的電源就是鋰離子電池和超級電容器，此類電源主要用于需要電化學儲能設備（EES）的多種消費和工業(yè)應用中，可以在各種環(huán)境中安全高效地運行，特別是在高溫或低溫下。
電解液是EES設備的重要組成部分，是正負極之間傳輸離子的傳導橋梁，可以決定該設備的性能，即電池的充電速度有多快、放電時可以釋放多少能量。電解液發(fā)生的意外變化也會讓電池在效率降低之前，影響其充放電循環(huán)次數(shù)。
現(xiàn)在，橡樹嶺國家實驗室的研究人員認為離子液體是一種很有發(fā)展前景的安全替代品，可以取代傳統(tǒng)的電解液。因為離子液體是一種穩(wěn)定、不易燃、不易蒸發(fā)的液體，運行電壓高達6V，為電池具有更高的能量密度提供了可能性。（標準的家用電池的電壓約為1.5V，鋰離子電池電壓為3至3.5V）。
但是，研究人員無法清楚了解離子液體與新研發(fā)的材料之間的互動情況。改進電極之后電池的充電速度更快，但是此類電池還是采用了傳統(tǒng)的電解液。離子液體會讓電池充電速度變慢，在電池界面研究先進電極和離子液體才能改善電池或電容器的性能，同時利用到離子液體的優(yōu)點。于是，ORNL、德雷塞爾大學（Drexel）、波士頓大學（Boston University）和加州大學河濱分校（University of California, Riverside）的科學家們提出了一種整體法，以成功實現(xiàn)整個儲能設備。
為了讓數(shù)千種離子液體與眾多新型先進電池材料相匹配，需要利用計算能力、機器學習和人工智能技術來處理大量數(shù)據(jù)，以及得出可能的組合和結(jié)果。因此，ORNL采用了計算建模法，以基本了解先進能源系統(tǒng)和儲能設備（包括電池、超級電容器和光電電池）中的流體-固體界面，并進行實驗概念驗證和構建計算模型。
(責任編輯：子蕊)
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