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目标直指火星:更轻、更快的充电电池诞生
2020年09月11日 发布 分类:技术前沿 点击量:210
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虽然探索火星的口号喊了好多年,但到目前为止人类的进度仍是“准备中…”。不过饭要一口口吃,路也要一步步走,近期一项相关的相关研究成果被公布,也算是为人类的火星探索计划打了一剂强心剂。

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更轻、更快充电的电池可能是为宇航服供电的一种更有效的方式

 

近日,一篇题为 Three-Dimensional Si Anodes with Fast Diffusion, High Capacity, High Rate Capability, and Long Cycle Life的文章发表在美国化学学会杂志上。来自克莱姆森大学科学家一项电气化研究制造出了一种更轻、充电速度更快的电池,相当适合为宇航服甚至火星车供电。该校科学院物理和天文学系助理教授波迪拉表示,这种革命性的新型电池可能很快就会用于美国的卫星。

 

大多数卫星主要从太阳获得电力,波迪拉说。但卫星必须要储存够它们处于地球阴影时所需的能量。我们必须使电池尽可能轻,因为卫星重量越大,其任务成本越高。

 

要理解该小组的突破,你可以把锂离子电池中的石墨阳极想象成一副扑克牌,其中每张牌代表一层石墨,用来储存电荷。但问题在于,常用的负极材料石墨不能储存很多电荷,因此该研究团队选择“硅”作为突破点。

 

虽然硅的高储电能力让人侧目,但这种材料在充放电的过程中会分解成更小的碎片。该团队便想到可以使用微小的硅纳米颗粒提高稳定性,这样电池循环寿命能更长新电池是一副由石墨制成的卡片,而是使用了一层名为Buckypaper的碳纳米管材料,硅纳米颗粒夹在中间。有了这种内部包装,即使硅颗粒碎裂,它们也还在夹层中波迪拉说。

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横截面元素图显示了硅纳米颗粒电极的显微结构

 

独立的碳纳米管薄片使硅纳米粒子相互之间保持电连接,该研究的第一作者Shailendra Chiluwal说。这些纳米管形成了一个准三维结构,即使在500次循环后也依旧能将硅纳米粒子拉拢在一起,并减轻了纳米粒子断裂产生的电阻。

 

使用硅作为负极材料及纳米管作为缓冲机制不仅可以增加电池容量,减轻电池重量,还可以以更高的电流对电池进行充电,这意味着充电时间更短这对穿着电池动力服的宇航员来说是个福音,对那些要把宇航员送到目的地的科学家和工程师来说也是个福音。

 

该领域中,就是研究人员的圣杯CNI的主任、NASA拨款的主要研究者Rao说。Rao还表示,新的电池很快就会被应用到电动汽车上。

 

来源:scitechdaily

粉体圈Coco编译


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