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莫納什能源研究所發(fā)現(xiàn) 糖可以讓鋰離子電池性能更持久
時間:2021-09-14 08:30來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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（圖片來源：莫納什能源研究所）
據(jù)外媒報道，莫納什能源研究所（Monash Energy Institute）的研究人員稱通過添加糖，創(chuàng)造出一種更持久、更輕、更可持續(xù)的鋰離子電池，可對航空、電動汽車和潛艇產(chǎn)生重要影響。
該研究團(tuán)隊由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）提供支持。通過在正極上使用了一種基于葡萄糖的添加劑，研究人員成功地穩(wěn)定了鋰硫電池技術(shù)，且該技術(shù)長期以來一直被認(rèn)為是下一代電池的基礎(chǔ)。相關(guān)論文已發(fā)表于期刊《Nature Communications》。
莫納什能源研究所副所長、機(jī)械和航空航天工程系副教授以及該論文的主要作者M(jìn)ainak Majumder表示：“未來十年里，這項技術(shù)可能會使電動巴士和卡車等車輛無需充電即可從墨爾本行駛到悉尼。此外，它還可以在以輕量化為重點(diǎn)的配送和農(nóng)業(yè)無人機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新。”
理論上講，鋰硫電池可以儲存比同等重量鋰離子電池多兩到五倍的能量。但問題是，在使用過程中，鋰硫電池的電極會迅速老化，從而損壞電池。其原因是硫正極會經(jīng)歷大幅膨脹和收縮，從而使得正極被削弱，因此無法與鋰接觸，而鋰負(fù)極又會被硫化合物污染。
去年，莫納什研究團(tuán)隊展示，他們可以打開硫電極的結(jié)構(gòu)，從而適應(yīng)膨脹并使其更容易與鋰接觸。現(xiàn)在，通過將糖加入電極的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，研究人員將硫穩(wěn)定，防止其移動并覆蓋鋰電極。
該團(tuán)隊構(gòu)建的測試電池原型已被證明至少可充放電循環(huán)1000次，同時還比等效的鋰離子電池具有更大的容量。論文第一作者進(jìn)而博士生Yingyi Huang表示：“所以每次充電可持續(xù)更長時間，從而延長電池的壽命，而且電池制造不需要依賴他國，或采用有毒和昂貴的材料。”
Yingyi及其同事是受到1988年地球化學(xué)報告的啟發(fā)才有這一發(fā)現(xiàn)。該報告描述了糖基物質(zhì)是如何通過與硫化物形成強(qiáng)鍵來抵抗地質(zhì)沉積物中的降解。
論文第二作者、莫納什研究員Mahdokht Shaibani博士表示：“雖然我們的團(tuán)隊已經(jīng)解決了電池正極側(cè)的許多挑戰(zhàn)，但仍然需要進(jìn)一步對鋰金屬負(fù)極進(jìn)行保護(hù)，以實現(xiàn)該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。新發(fā)現(xiàn)可能就在拐角處。”
聯(lián)邦政府（Commonwealth Government）通過澳大利亞研究委員會（Australian Research Council）和工業(yè)、創(chuàng)新和科學(xué)部（Department of Industry, Innovation and Science）對莫納什大學(xué)（Monash University）的鋰硫電池研究項目給與支持。此外，該項目還得到了泰國Enserv集團(tuán)澳大利亞子公司Cleanfuture Energy的支持。
Cleanfuture Energy希望在全球最大鋰生產(chǎn)國澳大利亞產(chǎn)和制造電池。Cleanfuture Energy董事總經(jīng)理Mark Gustowski表示：“通過這項技術(shù)，我們希望可以進(jìn)入不斷增長的電動汽車和電子設(shè)備市場，并計劃在五年內(nèi)使用澳大利亞的鋰制造出澳大利亞第一批鋰硫電池。”
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