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新型锑纳米链电极有望助推锂电池发展

2019-9-26 14:11:18来源:网络作者:
  • 导读:
  • 锑(Sb)已经被人类使用数千年,甚至可追溯到埃及的文物花瓶、甚至被妇女用作眼线笔。现如今,它作为一种阻燃材料,在电视屏幕和其它电气设备中也得到了广泛的运用。
  • 关键字:
  • 锑纳米链电极 锂电池

当下许多致力于改善锂电池的研究,都集中在电极所用的材料上,因为材料用于存储离子以产生电流。尽管石墨是目前的首选,但其它材料的确可以保证更大的容量、使用寿命、以及更快的充电速度,正式需要在某些重要的方面做出一定的妥协。好消息是,普渡大学的科学家们,刚刚提出了一种类似网状结构的“纳米链”(Nanochains)新设计,使得高级电极材料能够发挥更大的效用。

当下科学家们正在寻找各种性能更佳优异的材料,来替代通常用于锂电池的石墨材料,但也经常面临着其它复杂的挑战,比如重量太大、形状不规则而难以用于商业产品上。

在持续努力下,普渡大学的一支研究团队声称,其在一种被称为锑(Antimony)的准金属材料研究方面,取得了重大的突破。

据悉,锑(Sb)已经被人类使用数千年,甚至可追溯到埃及的文物花瓶、甚至被妇女用作眼线笔。现如今,它作为一种阻燃材料,在电视屏幕和其它电气设备中也得到了广泛的运用。

而电池研究人员的兴趣,则源于该材料已证实的“可增强实验性锂离子电池的充电性能”的特性。只是截至目前,将其内置到可为智能机供电的锂离子电池中,仍存在着棘手的问题。

锑纳米链的三维结构(图自:Applied Nano Materials)

研究人员发现,使用锑金属和其它类似金属作为电极成分,会使材料在充电时膨胀至原始尺寸的三倍。普渡大学化学工程副教授 Vilas Pol 表示:

若贸然在智能机电池中运用,无异于随身携带着一枚随时可能失效的手雷。而为了克服这项设计缺陷,Vilas Pol 与同事们提出了一个很好的想法。

通过在混合物中添加一种被称作氨硼烷(ammonia -borane)的还原剂、以及一种成核剂(nucleating agent),研究团队能够将微小的单个锑颗粒结合成网状结构。

氨硼烷是其中的关键,因为它能够在纳米链中形成空隙,使得材料不会因膨胀而失效。有趣的是,研究团队发现该方案也仅适用于特定类型的氯化锑(antimony-chloride)化合物。

其在实验室中测试了采用新方案的电池,结果发现原型电池可在 100 个充放电循环中,保持锂离子容量的稳定。

Vilas Pol 表示:在前百个充放电周期内,它基本上没有发生什么变化。这意味着我们没理由怀疑它会在第 102 周期有什么不同。

 

(关键字:锑纳米链电极 锂电池)

(责任编辑:00955)
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