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美国研究人员发现钠钾..

美国研究人员发现钠钾电池有望替代锂电池
2019-02-20

据美国每日科学网站6月19日报道,从单次充电就能行驶数百英里的电动汽车,到与汽油锯一样威力巨大的链锯,每年都有利用电池技术最新进步的新产品进入市场。

但这种增长势头导致人们担心,世界上的锂供应可能最终会耗尽。锂这种金属是许多新型充电电池的核心材料。

报道称,现在,佐治亚理工学院的研究人员发现了表明以钠和钾为基础的电池有望成为锂电池之潜在替代品的新证据。

乔治˙W˙伍德拉夫机械工程学院以及材料科学和工程学院的助理教授马修˙麦克道尔说:“钠离子和钾离子电池的最大障碍之一是,与其他电池相比,它们的衰减和老化速度往往较快,而储存的能量较少。但我们发现,情况并非始终如此。”

报道称,研究团队研究了三种不同的离子——锂、钠和钾——是如何与硫化铁颗粒发生反应的。这项研究得到美国国家科学基金会和能源部资助,相关论文于6月19日发表在《焦耳》杂志上。

在电池充电和放电时,离子会不断与构成电池电极的颗粒发生反应,并穿透这些颗粒。这一反应过程会导致电极颗粒发生大量变化,通常会将它们粉碎成细微颗粒。由于钠离子和钾离子大于锂离子,所以传统上人们认为,它们在与颗粒发生反应时会导致更严重的老化。

报道称,在实验中,他们在电子显微镜下直接观察电池内发生的反应,其中硫化铁颗粒发挥电池电极的作用。研究人员发现,与钠离子和钾离子发生反应的硫化铁比与锂离子发生反应的硫化铁更为稳定,表明以钠或钾为基础的电池寿命可能比预期的要长得多。

与不同离子发生反应的方式之间的差异显而易见。在与锂接触时,硫化铁在电子显微镜下看上去几乎要爆炸一样。与之相反,在与钠和钾接触时,硫化铁像气球一样慢慢膨胀。

佐治亚理工学院的研究生马修˙伯宾格说:“我们看到了一种非常稳定、没有发生断裂的反应。这表明,这种材料和其他类似材料能被用于制造经久耐用、具有更大稳定性的新型电池。”



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