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莱斯大学研制出黏土锂电池 可用于恶劣环境

导读: 据外媒报道称,莱斯大学的一个科学家小组使用粘土,似乎已经解决了可充电锂离子电池在恶劣环境中的使用问题。该团队发现,他们研发的该新型锂离子电池,在温度高达248°F(120°C)的环境下,仍能提供稳定的电能。

  据外媒报道称,莱斯大学(Rice University)的一个科学家小组使用粘土,似乎已经解决了可充电锂离子电池在恶劣环境中的使用问题。

  该团队发现,他们研发的该新型锂离子电池,在温度高达248°F(120°C)的环境下,仍能提供稳定的电能。

  这一发现是通过将性能活跃的膨润土和室温下的离子液体作为分离剂和电解液,从而形成电池正负极回路。

  “粘土天然包含有很多的水分,但把它作为超级电容器,这并不是个问题”,这项新研究课题的主要作者,研究生Kaushik Kalaga表示,“但电池中必须有含锂离子的电解液,当你充放电时锂离子能在电池的正负极间传导”。

  “锂与水反应剧烈,所以我们的首要挑战是去除粘土中的水的同时保持其结构的完整性”,他补充道。

莱斯大学研制出黏土锂电池 可用于恶劣环境

莱斯大学发明的能够在高温环境中使用的粘土-锂离子电池

  Kalaga和他的团队将黏土在1200°F(649°C)的高温下,烘焙1小时使其脱水。然后在无氧手套箱中,将室温状态下的离子液体和锂盐混合掺入粘土。这种液化盐可作为锂离子的一种形式,在电解质中在电极间传导。

  之后,研究人员逐步扩大研究范围,把这形似花生酱一般的物质,与锂电极一起封装在硬币形状的电池组里,在不同的温度状态下进行测试。

  通常情况下,由于低沸点的特性,用于电池的有机电解质不能在超过140°F(60°C)的环境中使用。根据该团队所述,因为超过176°F(80°C)时电解质产生的蒸汽会引发爆炸。

  现有可以在高温下使用的是固态电解质电池,但是因电解质不能与电极很好的连接,从而阻碍了电池性能。

  研究人员发明的复合型电解质拥有坚韧且传导性强的特征,能为电极提供最大化的表面积,让电流流动稳定。

  该电池组能以稳定的3伏电压和超过120次的充放电周期,在高温下传输电流。其兼具固体电解质的热稳定性和液体电解质的润湿特性,这可令电极之间拥有有良好的接触。电压窗口是指电极稳定和无化学降解的范围。

莱斯大学研制出黏土锂电池 可用于恶劣环境

电池组能以稳定的3伏电压和超过120个充放电周期,在高温下传输电流。

  科学家们表示,这种粘土-锂离子电解质/分离剂电池,在高达250°F(121°C)的高温环境中,仍可以表现出超过120个充放电周期的强劲性能。

  这种电池在越高的温度环境中,性能会变得更好。他们未来可在航空、国防、石油和天然气等领域获得一席之地。

  “有很多应用中,需要储能设备在极端环境中工作,而且需要在材料领域,尤其是电解质方面进行革新,来扩大操作条件的窗口”,这项研究的合作者Pulickel Ajayan表示,“我们的实验室正处在该领域的发明前沿”。

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