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克拉克森大學新型電極提升電池容量 并可快速充電

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時間:1900/1/1 0:00:00

(圖片來源:克拉克森大學)電動汽車和其他移動設備可以使用快速充電電池,在很小的空間內儲存大量能量。據國外媒體報道,克拉克森大學的團隊為這種電池設計了電極。他們使用新的合成技術生產出由納米硒碳復合材料制成的電極板。這種新的正極具有可充電電池所需的電氣和機械性能。這是一個高能量密度電池設計的新例子,它使用硒浸漬的單片碳作為高容量能量鋰和鈉金屬電池的獨立正極。新電極為電池設計帶來三大優勢:在小空間內儲存大量能量,電池耐用,充電速度快。這些都是電動汽車等移動電池應用的重要因素。目前科學文獻關注的是電池的比能量(單位重量的能量)。然而,對于汽車和其他移動應用,能量密度(每單位體積的能量)是應該考慮的第一個因素。本研究提出了一種新的電池材料設計方法,解決了這一未被充分認識、從根本上背離現有先進技術的關鍵因素。與傳統的具有高比表面積的納米結構多孔電極相比,這項工作采取了相反的方法來制造致密和無孔的單片電極板。該板是機械自支撐的,并且可能根本不需要正集電器,進一步減小了電池體積。在汽車和電網應用中,硒金屬電池正在成為傳統離子電池的高能替代品。按照體積計算,新型電池負極(由硒和碳組成的致密結構)的能量是多孔硒材料的兩倍。由于硒碳電極內部保持納米結構,其充電速度和電池可回收性(電極損壞前的充電次數)非常優異。Se-C電極的體積密度較高,為2.37g/cc,理論充電容量(體積容量)達到1121mah/cc。對于鋰(Li)儲存,正極提供1028 mah/cc的可逆容量,并且在300次充電和放電循環后保持82%的容量。新電極的體積能量密度無與倫比,Li-Se為1727 Wh/L(商用鋰離子電池為770 Wh/L),Na-Se為980 Wh/L,兩者的總復合體積相當。在不同充電速率下,隨著電流密度的增加,可保持60%以上的容量,是高功率電池系統和汽車快速充電應用的理想選擇。

(圖片來源:克拉克森大學)電動汽車和其他移動設備可以使用快速充電電池,在很小的空間內儲存大量能量。據國外媒體報道,克拉克森大學的團隊為這種電池設計了電極。他們使用新的合成技術生產出由納米硒碳復合材料制成的電極板。這種新的正極具有可充電電池所需的電氣和機械性能。這是一個高能量密度電池設計的新例子,它使用硒浸漬的單片碳作為高容量能量鋰和鈉金屬電池的獨立正極。新電極為電池設計帶來三大優勢:在小空間內儲存大量能量,電池耐用,充電速度快。這些都是電動汽車等移動電池應用的重要因素。目前科學文獻關注的是電池的比能量(單位重量的能量)。然而,對于汽車和其他移動應用,能量密度(每單位體積的能量)是應該考慮的第一個因素。本研究提出了一種新的電池材料設計方法,解決了這一未被充分認識、從根本上背離現有先進技術的關鍵因素。與傳統的具有高比表面積的納米結構多孔電極相比,這項工作采取了相反的方法來制造致密和無孔的單片電極板。該板是機械自支撐的,并且可能根本不需要正集電器,進一步減小了電池體積。在汽車和電網應用中,硒金屬電池正在成為傳統離子電池的高能替代品。根據vo……me計算,新型電池負極(由硒和碳組成的致密結構)的能量是多孔硒材料的兩倍。由于硒碳電極內部保持納米結構,其充電速度和電池可回收性(電極損壞前的充電次數)非常優異。Se-C電極的體積密度較高,為2.37g/cc,理論充電容量(體積容量)達到1121mah/cc。對于鋰(Li)儲存,正極提供1028 mah/cc的可逆容量,并且在300次充電和放電循環后保持82%的容量。新電極的體積能量密度無與倫比,Li-Se為1727 Wh/L(商用鋰離子電池為770 Wh/L),Na-Se為980 Wh/L,兩者的總復合體積相當。在不同充電速率下,隨著電流密度的增加,可保持60%以上的容量,是高功率電池系統和汽車快速充電應用的理想選擇。

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