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锂电池技术性拥有新突破

锂电池技术性拥有新突破

来源:
2021/11/03 14:57
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【摘要】:

  充电70%的新突破在几分钟内

  锂电池是人们熟悉的电子产品,现在被用于移动电话、笔记本电脑和电动汽车。但锂电池也以寿命长和寿命短而闻名。最近,新加坡南洋理工大学(南洋理工大学)的一个团队研制出了一种新型的fast。这种电池可以在两分钟内充满70%的电量,可以使用20年,比当时的电池长10倍。

  锂电池主要由正极信息(如锂钴氧)、电解质和负极信息(如石墨)组成。在充电过程中,锂离子从阳极的锂钴氧晶格中沉淀,并通过电解液嵌入到片状石墨中。在放电过程中,锂离子从片状石墨晶格中逃逸,通过电解液嵌入锂钴氧中。锂电池也被称为摇椅电池,因为它在充电和放电过程中在正极和负极之间来回传输。近年来,科学家们一直在研发新型锂电池,特别是大容量锂硫电池、锂氧电池和纳米硅电池,但由于其成分混乱、成本高、使用寿命短,许多效果尚未推广。

  传统的锂电池不能快速充电,主要是因为石墨电极的安全特性。当电池工作时,电极表面会形成一层固体电解质膜,这层膜会阻挡锂离子的脚步,减慢它们的速度。这种新型锂电池的与众不同之处在于,它使用超长二氧化钛纳米管凝胶作为阴极,而不是传统的石墨材料。这种新材料不形成电解质膜,而且锂离子可以迅速嵌入,从而实现快速充电。由于一维二氧化钛纳米凝胶的特殊结构,新电池在使用寿命方面取得了突破,可循环数万次。以一天的成本,它可以使用20多年。此外,本研究使用的二氧化钛(俗称钛白粉)材料成本低、易加工、重复性好、可靠性高,并可与现有技术进行无缝连接,其工业应用前景非常广阔。

  锂电池于20世纪70年代问世,1991年索尼推出了第一个商用锂电池,彻底改变了消费电子产品。虽然锂电池得到了广泛的应用,但其电池寿命和使用寿命并没有得到有效的突破,这也制约了电动汽车等行业的快速发展。这一新的突破可能会在许多领域产生广泛的影响。在移动设备中,新的电池可以防止某些电子设备的强制屏蔽。电动汽车行业也将大大受益,不仅因为可以减少充电时间从几小时到几分钟,还因为用户将不必改变昂贵的电池(成本约为10000美元),进一步推动电动汽车的好处。

  然而,在这个时候,锂电池的发展面临着一个瓶颈:如果你想增加容量,你必须牺牲充电速度和循环寿命,这很难保持高容量。未来,要替换电池,一方面要推进固体半固体电解质等安全特性的研究,另一方面要加快大容量正极数据的研发,实现锂电池能量密度的突破。综上所述,电池的正负电极和电解质数据必须共同努力,才能在形式、容量等方面取得更大的进步。

 

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