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取代鈷,研究人員離制造有機電池更近一步

2020-3-9 19:57:06 來源:中國礦業報

約克大學的研究人員發現了一種在保持性能、穩定性和存儲容量的同時,使鋰動力電池更環保的方法。

鋰離子電池使用有毒的重金屬,當它們從地下提取時會影響環境,并且難以安全處置。鈷是用于電池電極的重金屬之一。問題的一部分是鋰和鈷的供應量不足,并且供應也在減少。

使用有機材料是前進的道路,理學系的托馬斯·鮑姆加特納(Thomas Baumgartner)教授和他的團隊正忙于開發和測試新分子,以找到合適的分子來替代目前使用的稀有金屬。

他說:“有機電極材料被認為是具有高功率能力的可持續電池極有希望的材料。”

他們的最新突破是創造了一種新的基于碳的有機分子 -電活性磷;鶚蚪幼狭_堿(phosphaviologens),該分子可以替代鋰離子電池陽極中使用的鈷。新材料與單壁碳納米管(SWCNT)復合,解決了無機材料的缺點,同時保持了性能。

鮑姆加特納說:“用有機材料制成的電極可以使這些元素的大規模生產、回收或處置更加環保。目標是制造穩定的可持續電池,并具有同樣甚至更好的容量。”

這項研究發表在《電池與超級電容》三月版的封面上,并進行了專題報道。

他說:“利用我們制造的這類特殊分子,電活性成分非常適合用于電池,因為它非常易于存儲電荷,并且具有良好的長期穩定性。”

鮑姆加特納及其小組先前在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)雜志上發表的論文中討論了電活性成分。

他說:“我們已經優化了這種電活性成分,并將其放入電池中。它具有非常好的電壓,最高可達3.5伏,這確實是當前電池所能承受的電壓。這是制造完全有機和可持續電池的重要一步。”

鮑姆加特納以及博士后研究員科林·布萊德斯(Colin Brides)和莫妮卡·斯托拉(Monika Stolar)也證明了這種材料在長期運行中很穩定,可以充電和放電500次。無機電極的缺點之一是,它們在充電時會產生大量熱量,并且出于安全原因需要限制放電速率。這個新分子解決了這個缺點。

鮑姆加特納說,下一步是進一步提高產能。他的團隊目前正在開發下一代分子,這些分子在增加電流容量方面顯示出希望。 (柯 普)

網站編輯:宮莉

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