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January

2019

科学家发现铌钨氧化物新材料 电池有望几分钟内全充电

发布时间:2019-1-11 10:13:5550次

据中国产业经济信息网报道:

   研究人员表明,最近新发现的一组材料可以实现电池快速充电,提高智能手机在几分钟内完全充电的可能性,并加速了电动汽车和太阳能等主要清洁科技(clean technologies,环保科技)的投入应用。

   电池充电的速度部分取决于正电粒子(称为锂离子)向负电极移动的速度,正电粒子之后储存在负电极处。限制我们制造出快速充电的“超级”电池的一大因素便是锂离子在陶瓷介质中的移动速度。

   一种可能的解决方案是通过使用纳米粒子来缩小每种物质材料。但是纳米粒子的造价非常昂贵并且制作工艺复杂。因此,科学家们一直在寻找替代性材料来规避这一问题。

   目前,剑桥大学的研究人员已识别到一组被称作是“铌钨氧化物”的材料,通过这一材料,锂离子可以实现超高速移动,意味着可以实现电池快速充电。

   该研究发布于《自然》杂志,其第一作者KentGriffith说,“铌钨氧化物有着本质上的不同。”这种材料于1965年被首次发现,具有刚性的、开放的结构,并且有着比其他常用电池材料更大的粒子尺寸。

   为了测量锂离子在这些非同一般的介质中的运动,研究人员使用类似于MRI扫描仪中发现的技术。他们发现,锂离子在这些材料中的移动速度要比传统陶瓷电极材料快几百倍。

   这些替代材料的另一优点在于便宜且易于制造。Griffith说:“这些氧化物易于制造,不需要额外的化学品或溶剂。”

   优化的电池可以革新电动汽车以及太阳能格网储存这两大环保技术。

   这一研究的署名Clare Grey表示,下一步要做的就是优化这一材料在整个电池中的使用,该电池可以在电动汽车所需的时间和里数内循环使用。Clare补充道,“举例来说,人们在车站就能对电动公交车进行快速充电。”

   伦敦大学学院电化学工程教授Dan Brett虽然并未参与这项工作,但是仍然对这一发现表示了极大的赞赏,“这一发现是激动人心的,尤其是它对电池性能所做的改观”,他说,“这项工作的真正聪明之处还在于可以洞察一种测量机制,得以测量锂离子通过这一物质所达到的移动速度。”

   Brett最后补充道:“该技术还将进一步优化这些材料,因此,我们可以期待,在未来,[电池]功率、能量和寿命都将得到新的改善。”

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