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克拉克森大学新型电极提升电池容量 且可快速充电

电动汽车和其他移动设备可以使用快速充电电池,在很小的空间内存储大量的能量。据外媒报道,克拉克森大学的团队为此类电池设计电极。他们采用新合成技术,生产由纳米硒-碳复合材料制成的电极片,新正极具有可充电电池必需的电气和机械性能。

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这是高能量密度电池设计的新范例,采用硒浸渍单片碳,作为高体积能量锂和钠金属电池的独立正极。新电极为电池设计带来三大优势,在很小的空间内存储大量能量、电池很耐用、充电很快。这些是电动车等移动电池应用的重要因素。

目前,科学文献中重点关注的是电池的比能量(单位重量的能量)。但是,对于汽车和其他移动应用来说,能量密度(单位体积的能量)才是应该首先考虑的因素。该项研究提出全新电池材料设计方法,解决这一未被充分认识的关键因素,从根本上背离现有先进技术。与制造传统的纳米结构高比表面积多孔电极相比,这项工作采取相反的方法,创建致密无孔的单片电极片材。该片材是机械性自支撑,可能完全不需要正极集电器,进一步减少电池体积。在汽车和电网应用中,硒金属电池正在成为传统离子电池的高能替代品。

按体积计算,新型电池正极(由硒和碳构成的致密结构)的能量是多孔硒材料的两倍。由于硒碳电极在内部保持纳米结构,其充电速度和电池可循环性(电极损坏前的充电次数)均表现优异。硒碳电极的体积密度相对较高,为2.37g/cc,理论电荷容量(体积容量)达到1121mah/cc。对于锂(Li)存储,该正极提供1028 mah/cc的可逆容量,在300次充放电循环后保持82%的容量。

新电极的体积能量密度无与伦比,Li-Se为1,727 Wh / L(商用锂离子电池为770 Wh / L),Na-Se为980 Wh / L,两者的总复合体积相当。在不同充电速率下,随着电流密度的增加,均能够维持超过60%的容量,使其成为大功率电池系统和汽车快速充电应用的理想选择。

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