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普渡大学制纳米链电极 增加电池容量/缩短充电时间

据外媒报道,手机、电脑或电动汽车中电池寿命的长短取决于电池负极材料中可以存储多少锂离子。如果电池中的锂离子被耗尽,就无法产生电流来驱动设备,因而设备就无法使用。

但是,现在具备较高锂离子存储能力的材料要么太重,要么形状不合适,都无法代替目前电池中使用的电极材料 – 石墨。

现在,普渡大学(Purdue University)的科学家和工程师们推出一种方法,能够将电极材料重新组合,设计新电极,从而延长电池寿命,使电池更稳定,并且缩短充电时间。

该项研究创造了一种网状结构,称为“纳米链”(nanochain),由锑构成。据报道,锑是一种能够增强锂离子电池充电能力的金属。研究人员将此类纳米链电极与石墨电极进行比较,发现当配备纳米链电极、硬币大小的电池只充30分钟电时,在100次充放电循环后,其锂离子容量是配备石墨电极电池的两倍。

有些商用电池已经开始使用类似于金属锑负极的碳-金属复合材料作为电极,但是由于此种材料会吸收锂离子,因而与石墨电极相比,会膨胀到三倍大,导致此类电池在充电时成为一种安全隐患。

普渡大学的科学家通过使用化合物 – 还原剂和成核剂,将小的锑颗粒连接成纳米链形状,以容纳膨胀空间。研究小组采用的特殊还原剂 – 氨硼烷,在纳米链内部创造空隙,从而允许一定的膨胀并防止电极失效。

研究小组将氨硼烷应用于几种不同的锑化合物中,发现只有氨化锑产生了纳米链结构,而且该纳米链结构让电池的锂离子容量在至少100次的充放电循环后仍保持稳定。

研究人员表示,此种电池设计还可以用于尺寸更大的电池,该团队计划下一步将在软包电池中进行测试。或许未来,可以研发出适用于电动汽车的电池。(文中图片均来自普渡大学官网)

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