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3倍容量硬币状锂电池问世 用沙子做阳极

2014-07-09 15:39
孤身万里游
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  传统锂离子电池采用了石墨作为阳极,但人们普遍认为,这种材料的性能已经达到了极限,因此研究人员正在努力寻找潜在的替代品。尽管有不少研究将重点放在了纳米硅上,但是其仍然面临着量产难和退化快的问题。不过加州法学河滨分校的团队却成功地克服了这一难关,并开发出了利用沙子作为锂离子电池阳极的方法。

   加州大学河滨分校有一名叫扎卡里·费佛斯(Zachary Favors)的研究生,其致力于开发出更好的锂离子电池。

  当他在圣克莱蒙特(San Clemente)冲浪的时候,突然想到了沙滩上的沙子。而沙子又主要由石英(二氧化硅)组成,这促使他想要钻研得更深透一点。

  为了找到石英比例较高的沙地,他逛遍全美并寻访了德克萨斯州的锡达河水库(Cedar Creek Reservoir),收集了一些沙样并带到了该校伯恩斯工程学院(Bourns College of Engineering)的实验室,这也是他与工程教授Cengiz和Mihri Ozkan所共事的地方。

 

  

UC Riverside研究人员开发出的硅阳极锂离子电池,具备了优越的性能。

  

由左及右:未经纯化的沙子(b),提纯后的沙子(c),以及瓶装的未提纯沙、提纯沙、纳米硅(d)。

 

 从沙转变成纳米硅的原理图。

 

  在将原料研磨到纳米尺度之前,需要经过一系列的纯化步骤(看起来像糖粉)——提纯研磨后的粉末与盐、镁共同加热——盐扮演了吸热剂的角色,而镁元素则会去除掉石英中的氧元素,从而提炼出纯硅。

  更重要的是,在上述过程中,其形成了一致性的、具有多孔和三维海绵状的纯纳米硅。而孔隙又是改进电池阳极性能的关键——因为它提供了更大的表面积,并允许锂离子更迅速地行进。

  该团队已经开发出了一颗硬币般大小、使用新型硅纳米阳极的成品。据说比传统锂离子电池有着更显著的性能(3倍电池容量),有助于减少移动电话的充电间隔、或者电动汽车等设备昂贵的更换费用。

  目前,研究人员正在寻找量产方法,并把硬币大小的锂离子电池提升到手机电池那么大。该技术已经申请专利,详细内容已发表在《科技报告》(Scientific Reports)期刊上。 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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