康奈尔大学介绍基于低成本3D铝阳极的环保型长寿命电池新方案

2021年04月06日 15:28 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

推动可再生能源发展的一个关键,就是降低储能系统的成本。近日,康奈尔大学的一支研究团队,就宣布其已经找到了一种更具成本效益的新型材料。具体说来是,其通过低成本的铝材来制造 3D 阳极,从而为具有长循环寿命的环保电池奠定了良好的基础。

(来自:Cornell University

作为地壳中含量相当丰富的一种元素,铝具有重量轻和储能容量高等吸引人的特性。然而由于阳极与阴极之间的玻璃纤维隔板不利于化学反应,许多实用性研究仍受到短路失效等问题的困扰。

好消息是,通过将铝和交织的碳纤维制成的基材结合起来,康奈尔大学的研究团队已经找到了解决这一痛点的新方法。

相较于传统电池的二维电极,新设计升级到了 3D 结构。其中包含了能够精细控制的铝层,且当电池处于充电状态时,材料也能够通过共价键,均匀地聚集在碳结构上。

研究一作 Jingxu Zheng 表示,本质上来说,此举利用了化学驱动力来促进铝元素均匀地沉积到 3D 结构的空隙中去。新型电极的厚度更高,反应的速度也要快得多。

在将这种电极设计作为实验电池的一部分后,研究团队最终开发出了一种循环寿命高达 10000 次、而没有表现出任何失效迹象的新型可充电装置。

展望未来,这项对环境友好的技术,有望造福可再生能源的储存。且在成本方面,基于铝和碳的两极材料也相当低廉。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然能源》(Nature Energy)期刊上。

原标题为《Regulating electrodeposition morphology in high-capacity aluminium and zinc battery anodes using interfacial metal–substrate bonding》。

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