據外媒報道,對可以將電池技術提升到更高水平的先進材料的探索,已將科學家帶到了一些富有想象力的地方,包括受人脊柱啟發的設計以及將關鍵部件制成納米鏈結構的其他設計。另一個例子涉及我們在二氧化碳中產生過多的一種元素,科學家現在已經將其研究成為一種電池,能夠進行500次充放電循環。

科學家研發可完全充電的二氧化碳電池 可進行500次充放電循環

由于其能量密度有望達到當今典型鋰離子設計的七倍以上,因此人們對鋰-二氧化碳電池的開發非常感興趣。過去的研究已經取得了一些可喜的成果,去年我們從麻省理工學院看到的突破就是一個最近的例子。

科學家研發可完全充電的二氧化碳電池 可進行500次充放電循環

該機械工程師團隊率先提出了一種新型的電化學反應,該反應可提高放電電壓,并最終將二氧化碳轉化為固體碳酸鹽材料。研究人員指出了電池設計的一個缺點,即該電池只能在故障前僅僅可以進行10次充放電循環。


伊利諾伊大學芝加哥分校(UIC)的一個小組現在聲稱已經開發出了首個能夠完全充電的鋰-二氧化碳電池。研究人員克服的技術問題集中在這些電池由于在充電過程中催化劑上積碳而迅速失效的趨勢上,迄今為止,這種趨勢困擾著類似的努力。


該論文的第一作者,UIC工程學院的研究生Alireza Ahmadiparidari說道:“碳的積累不僅阻止了催化劑的活性位并阻止了二氧化碳的擴散,而且還引發了帶電狀態下的電解質分解。”


研究人員發現,解決此問題的一種方法是引入新材料,以增強電池一次又一次地回收材料的能力。這意味著將二硫化鉬納米薄片整合到陰極催化劑中,并使用由離子液體和二甲基亞砜制成的新型混合電解質。

科學家研發可完全充電的二氧化碳電池 可進行500次充放電循環

研究人員表示,這種結合導致電池輸出由多種成分而不是單個產品組成的復合材料,從而看到碳自然地混入了回收過程中,而不是自己在電池的催化劑上形成麻煩的堆積。如此之多,他們能夠在500次充放電循環中為原型電池充電。


機械和工業工程學副教授Salehi-Khojin說道:“我們獨特的材料組合有助于制造出效率更高、循環壽命更長的首個碳中性鋰二氧化碳電池,這使其可以用于先進的儲能系統中。”


這項研究距離商業化生產還有很長的路要走。但是,它確實為下一代電池提供了另一種概念驗證的能量存儲設備,以及我們有一天可能將二氧化碳轉化為更有用的另一種可能方式。


這項研究發表在《先進材料》雜志上。


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