@ 2016.11.15 , 15:00

模仿肠子的电池,储电能力是锂电池五倍

科学家们受到人类肠子结构的启发,研发出一种新型电池,它能够给我们的电子设备提供更多能量。

[-]

这一原型电池储电能力是我们现有锂电池的五倍,它采用了锂硫电池,其仿肠子设计使得它在商业用途中的寿命更长久。

该研究由英国剑桥大学的一个团队带领,它克服了锂硫电池降解比锂电池更快的弊端,同时保留了锂硫电池的超级储电能力。

一般而言,当锂硫电池降解的时候,正极中的硫就会从负极吸收锂。这种互动使得硫分子变成了多硫化物这种链状结构。

这种电池经历了数次充放电之后,该反应给电极带来了压力,使得多硫化物分解并进入电池的电解质,加入两边的电极。发生这种事情以后,电池就会开始降解,并失去储存电能的活性物质。

肠子结构的灵感改善了这种电池。

在人体内,小肠上皮有数百万个细小的、像手指一样的突起物,该突起物名为小肠绒毛。它们将肠道内部表面积增大了三十倍,这能够帮助我们在消化的时候吸收营养物质。

该团队利用同样的原理,研发出了类似小肠绒毛的轻量级纳米结构材料,当多硫化物分解的时候,它们会被突起物抓住,不再流失于电解质中。

像小肠绒毛一样的结构由覆盖着极小氧化锌丝的表层构成,它覆盖着电池电极的表面。这些丝能够高效捕获电池的活性物质,让活性物质能够在电化学过程中接近正负极,防止电池降解。

剑桥大学的材料科学家Paul Coxon表示:“这个表层非常小,但它极其重要。它让我们突破了限制电池发展的障碍。”

虽然锂硫电池已经出现了多年,但由于这种电池很容易失去储电能力,人们很难将其商业化。

感谢像小肠绒毛一样的结构,这将不再是问题了。

研究员Teng Zhao表示:“这是人们第一次利用化学功能层捕获并重新利用电池在充放电过程中流失的活性物质。利用自然界给予的灵感,我们得以想到解决办法,希望我们能够加快下一代电池的发展。”

新原型电池在充放电两百次之后,仅失去了百分之零点零五的储电能力,这使得它几乎像锂电池(每次充放电容量变化仅为百分之0.025至百分之0.048)一样稳定。

研究人员们表示这种原型电池仅仅是概念证明,这意味着我们还需要几年才能在智能手机、摄像机和手持设备中看见锂硫电池。

这些发现被发表在Advanced Functional Materials上。

本文译自 Sciencealert,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力 !
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.8
赞一个 (11)

24H最赞