手機有救了 更加強大的鋰電池即將面世
眾所周知,鋰電池幾乎用于全世界的各種電子設(shè)備,其中包括筆記本電腦、iPad、衛(wèi)星、人工心臟和智能手機等。而最近,弗吉尼亞州立邦聯(lián)大學(xué)的研究人員正在努力提高鋰離子電池的導(dǎo)電性和安全性。弗吉尼亞州立邦聯(lián)大
弗吉尼亞州立邦聯(lián)大學(xué)的物理學(xué)特聘教授Puru Jena表示,目前科學(xué)家們可以預(yù)防液態(tài)電解質(zhì)所導(dǎo)致的鋰電池的不穩(wěn)定問題。所以,盡管存在這種不穩(wěn)定性,但液態(tài)電解質(zhì)仍被廣泛使用于鋰電池中,因為它們比那些更穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)具有導(dǎo)電優(yōu)勢。
但Jena和其同事洪方的理論研究表明,人類也許可以設(shè)計出一種導(dǎo)電能力不輸液態(tài)電解質(zhì),同時還十分穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)。他們的研究結(jié)果將于本月底在《美國科學(xué)院學(xué)報》上發(fā)表,這可能會催生出更安全、更強大的鋰電池。
Jena說道:“理論上來說,在穩(wěn)定性和導(dǎo)電性方面,也許魚和熊掌是可以兼得的。”
我們都知道,電解質(zhì)是電池的核心,是由正負(fù)離子所組成的鹽。正離子是那些質(zhì)子比電子多的原子,而負(fù)離子則是電子比質(zhì)子多的原子。在鋰電池中,正的鋰離子通過電解質(zhì)在電極之間流動。鋰離子可以通過液態(tài)電解質(zhì)自由流動,但在固態(tài)電解質(zhì)中流動性較低,而這就會降低電導(dǎo)率。因此,為了提高固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率,研究人員制作了一種計算模型,其中單個的負(fù)離子被去除掉了,取而代之的是負(fù)離子團(tuán)簇(負(fù)離子群)。
這些科學(xué)家們在其他研究人員以前測試過的固態(tài)電解質(zhì)上獲得了啟發(fā)。起初,這種電解質(zhì)屬于一種被稱為“反鈣鈦礦型氧化物”,其中一個氧原子和三個鋰原子組成一個正離子,然后這個正離子再與一個氯離子連接。而在新的計算模型中,氯離子被一個硼原子和四個氟原子結(jié)合成的負(fù)離子團(tuán)簇所取代了,這種做法可能會提高導(dǎo)電性。
洪方表示:“用離子團(tuán)簇取代氯離子可以提高導(dǎo)電性,因為離子團(tuán)簇的體積更大,可以使鋰離子像在液體中一樣快速移動。”目前,Jena和洪方正在尋找合作者,在實驗室環(huán)境中測試他們的計算模型,最終實現(xiàn)其在鋰電池上的應(yīng)用。
原標(biāo)題:手機有救了 更加強大的鋰電池即將面世
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