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咱们日常生活中使用的绝大多数电池都是锂电池,依靠锂电池内的各种物质发生化学反应从而产生电能。随着科技的进步,锂电池的性能逐渐不能满足日常生活的需要了,尤其是新能源车所使用的大型电池。这也就是科学家们正在努力解决的问题。
2009年5月,加拿大滑铁卢大学的研究人员表示,他们研制成功了一种比传统锂电池容量大三倍的硫锂电池原型。在过去二十年的时间里,硫锂电池一直被认为是代替传统锂电池的最佳选择,化学家们也一直在沿着这个方向进行研究,他们指出,硫和锂是最理想的电池材料,这两种化学物质的结合不但能提供高密度的能量,而且在稳定性、安全性和寿命上也更为出色。另外,在成本上,硫的价格也要远远低于目前在锂电池中广泛使用的其他化学物质。
但是电池阴极的制造一直是困扰科学家们的一大难题,因为阴极在电池充放电过程中是负责储存和释放电子的,在这种可逆的电化学反应中,为了实现较高的电流,必须使其中的硫和类似碳这样的导体紧密接触才能发挥效用。这个制造过程难度极高,此前一直没有找到有效的制造方法。
滑铁卢大学的研究小组通过纳米技术实现了碳和硫的紧密结合。技术控们都知道碳表面上是布满了小孔的,所以碳的吸附能力极强。研究人员正是利用了碳的这个特点,在实验中,他们采用了一种被称为介孔碳的多孔碳材料,这种类型的碳在纳米水平上,孔径和孔容积上十分一致。研究人员通过纳米技术支撑了一种空心碳管,而硫可被加热和融化,在接触到融化后的硫时,这种空心碳管就会发挥自身的吸附功能,将硫吸进去并凝固收缩成为硫纳米纤维。研究人员用电子显微镜观察灌注过硫的碳管刨面后发现,所有孔径内均充满了硫,且硫和碳的结合堪称完美。
据研究小组介绍,用这种复合材料制成的电池,其电量可达到理论值的80%,而且在保持较低成本、良好循环性和稳定性的前提下,其能量密度比由传统锂电池过渡金属氧化物阴极制成的电池高三倍。这无疑是为电动汽车开辟了一条全新的道路。
不久前有报道称,丰田北美研究所的研究小组开发出了一种新型锂电池纳米硫阴极材料,这种材料采用了类似于块菌的结构,其中包括嵌入空心碳纳米球体的硫粒子以及密封柔性叠层(LBL)纳米膜碳导体。
虽说新的纳米硫阴极材料并没能达到预期的效果,但至少研究人员在这条道路上已经走出了一段距离,而且科技每时每刻都在进步,不知道什么时候会有什么新的技术被发明出来,被用在这个材料制造的领域,让整个研究产生飞跃。小编不是科学家,恬称是技术控恐怕会被PIA得连渣儿都不剩,不过好歹还算得上是个乐观主义者,常言道办法总比困难多。相信那些比小编有能耐得多的科学家能够解决这个问题,最终把这个技术运用在新能源汽车上。
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