| 查看: 1370 | 回复: 4 | ||||
新手已上路木虫 (职业作家)
|
[交流]
新型泡沫电池有望实现快速充电和更大容量 已有4人参与
|
|
尽管有数十亿美元的投资和几个备受瞩目的新创公司，但能源领域仍然面临着根本性的，看似不可解决的挑战：很难以结构紧凑、续航持久和低成本的方式储存大量电力。 越来越多的研究人员希望通过“三维电池（three-dimensional batteries）”解决这个问题。三维电池有几种形式，但往往都有多孔的海绵状结构，而传统的“二维”电池是一个盒状结构，里面有薄层金属浸在液体电解质溶液里。 在过去的几个月里，一家来自柯林斯堡（Fort Collins）科罗拉多州立大学（Colorado State University）的新创公司普列托电池（Prieto Battery）成功生产出公司创始人艾米·普列托（Amy Prieto）所说的“第一款真正的三维电池，可以充电和放电，并且容量更高”——换句话说，该电池满足了常规电池的基本要求。 与传统电池相比，三维电池制造成本更低、充电更快、更安全、体积更小、更环保。更重要的是，由于三维电池的轻便性、灵活性，并可制成各种形状，三维电池能提供的蓄能应用方式是以前无法想象的。 普列托的三维固态电池代表当今电池的两大根本出发点：制造材料和制造工艺。 在落基山脉（Rocky Mountain）山麓之下的普列托实验室，一列八台浅充水箱放置在一个凹陷台上，旁边是一个机架，放有密度不同的泡沫铜辊。泡沫是制造电池的原材料，其上由铜锑合金制成的阳极是经过电镀处理的。泡沫是多孔结构，孔内主要是空气，但一小块泡沫可以包含一个巨大的表面积。表面积增加，缩短了离子必须移动的距离，从而增加电能和能量密度。 一旦泡沫涂覆有阳极，就有了聚合物电解质夹层，为离子（但不是电子）移动提供了物理屏障。最后，阴极由一种漆黑浆料制成。最终产品是一个泡沫电池，几英寸宽，有一张纸那么厚。普列托电池密封在塑料薄膜里，可以快速充电，可存储的单位电能是常规电池的两倍，并且不会像锂离子电池一样有过热倾向。 采用多孔材料制造电池组件的的想法并不新鲜：例如，许多常规铅酸电池也采用铅泡沫制造阳极。用多孔内部结构制造完整电池的概念源于黛布拉·罗里森（Debra Rolison）。她是海军研究实验室（Naval Research Laboratory）的研究化学家，负责实验室的高级电化材料科。 罗里森于20世纪90年代早期开始研发制造燃料电池的新型催化剂材料，并于1998年提出将阴极材料插入碳气凝胶多孔材料可制成三维电池。当她第一次提出这个想法时，她说：“99％的人都认为我脑袋进水了。”但是，现在许多研究人员正在试验这个想法，其中一些人采用了新型材料，如波托贝洛蘑菇（portabella mushrooms）和木浆纤维（cellulose from wood pulp）。 哈佛大学研究员麦克斯·哈梅德（Max Hamedi）正在研究用木浆制成弹性泡沫电池。他说：“普列托等三维电池技术有超过二维系统构建的任何电池的潜力。这项工作才刚刚开始。” 普列托从一开始就设法简化，采用常见材料和低成本制造工艺，这样可以很容易实现规模化。该公司的第一个产品并不是一个完整电池，而是一个插入式泡沫铜替换型阳极，可以取代传统电池里的石墨阳极。 9月，普列托宣布与英特尔（Intel）建立合作关系，这使该公司可借鉴芯片制造商英特尔技术和制造集团的专业知识。普列托创始人说，公司第一款替换性阳极预计于2016年年末上市，完整电池可能会在2018年上市。 当然，还有其他企业在推动固态电池创新。Sakti3正在研发固态锂离子电池。该电池是常规系统的1/2到1/3大小，但蓄电能力与常规电池一样。 总部位于加州的新创公司Seeo专注研发带有锂金属阳极的固态电池。该公司最近被汽车行业的主要供应商之一博世（Bosch）收购。然而，这些公司都没有采用三维泡沫结构。 “我们看到普列托技术有潜力推动可穿戴设备的创新，其中具有高能量密度的固态电池会有引人注目的新用途，”英特尔内部企业孵化器总经理马克·蓬塔雷利（Mark Pontarelli）说，“采用泡沫铜制造的电池正好可以填补某项产品设计的空白，从而在不增加产品体积的前提下提高电池寿命。” 蓬塔雷利表示，三维电池最开始的应用范围可能较小，例如，可穿戴系统和消费电子产品，但没有任何明显理由限制泡沫电池应用到电动车，甚至是电网级别的蓄能系统上。 |
回复此楼» 收录本帖的淘帖专辑推荐
 锂离子电池 |
» 猜你喜欢
深圳大学高等研究院赵伟课题组招收化学调剂生
已经有3人回复
-
青岛大学固态电池研究团队招收材料、化学、物理等方向博士研究生
已经有32人回复
-
物理化学论文润色/翻译怎么收费?
已经有252人回复
-
化学工程085602 305分求调剂
已经有17人回复
-
龋病与牙周病的表述
已经有1人回复
-
070300化学求调剂
已经有12人回复
-
武汉纺织大学全国重点实验室杨应奎教授团队拟招17-19位硕博生！
已经有0人回复
-
材料与化工专硕接受跨专业调剂（重庆市属高校）
已经有0人回复
-
武汉纺织大学全国重点实验室杨应奎教授团队拟招17-19位硕博生！
已经有0人回复
-
070300 化学学硕 初试357分 b区求调剂
已经有1人回复
-
上海工程技术大学生态与功能纺织品开发研究团队招收学硕专硕研究生
已经有0人回复
» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)
» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:
- 这些你值得关注的最新电池技术
已经有1人回复
2楼2016-03-11 09:52:06
jxp1127
新虫 (正式写手)
- 应助: 15 (小学生)
- 金币: 4889.9
- 红花: 11
- 帖子: 771
- 在线: 179.4小时
- 虫号: 195534
- 注册: 2006-02-23
- 专业: 有机合成
3楼2016-04-14 07:41:00
4楼2016-07-23 11:16:34
K.S.
木虫 (正式写手)
- 应助: 0 (幼儿园)
- 金币: 8567.1
- 散金: 40
- 红花: 1
- 帖子: 967
- 在线: 74.3小时
- 虫号: 2076812
- 注册: 2012-10-21
- 性别: GG
- 专业: 电化学
5楼2016-09-12 21:17:18
10