美高梅在线登录网址-美高梅4858官方网站

您的位置:美高梅在线登录网址 > 美高梅在线登录网址 > 新型电池纤维素隔离膜问世,美科学家研制成功

新型电池纤维素隔离膜问世,美科学家研制成功

发布时间:2019-12-03 05:06编辑:美高梅在线登录网址浏览(101)

    【据《科学网》 2007年08月14日报道】美科学家近日研制成功一种纸般轻薄又十分柔韧的电池。该种电池有望成为一种集柔韧、便宜及环保于一身的新型能源。相关论文在线发表于本周的《美国国家科学院院刊》上。传统的电池具有三个要素:由阴阳离子组成的电解液、两个由不同材料构成的电极以及一个能让阴阳离子通过向相反方向运动的隔离膜。很多科学家都曾试图制造体积更小、更柔韧的电池,但均未取得大的突破。很大一部分原因在于,很难将电池的这几个要素组合到更薄的材料中去。在最新的研究中,美国伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)的化学家Robert Linhardt、材料学家Pulickel Ajayan以及工程师Omkaram Nalamasu领导研究小组将纤维素作为了新的实验对象。他们将用来造纸的纤维素溶解在盐溶液里,加入碳纳米管并使混合物干燥。由此产生一种似纸的薄膜,一面为白色,另一面因含有碳纳米管而呈现黑色。研究小组接下来用六氟磷酸锂(lithium hexafluorophosphate)溶液将纤维素浸湿,并用金属锂覆盖薄膜的白色面。一种新型纸电池诞生了,碳纳米管和金属锂分别代表两个电极,所用溶液提供了电解液,而纤维素的作用就类似于隔离膜。在2伏的电压下,这种新型纸电池每克能产生10毫安的电流。研究人员用这种电池能够带动电扇及点亮二极管灯泡。若将多个这种电池叠放在一起,能量也会成倍增加。Linhardt表示,与其它类的柔韧电池不同,这种纸电池是十分完整的。这种电池的好处还有很多。在-70—150摄氏度的温度区间,它都能正常使用。它保留了纸的柔韧性,又因为90%都是纤维素,所以批量生产将十分便宜。另外,它的毒性很小,很适合在起搏器等医疗器械上使用。加拿大艾伯特大学的电子工程师Sandipan Pramanik对此项发明评价甚高,称其十分鼓舞人心。他认为,该种新型电池也将会给手机和笔记本电脑提供更好的能源,不过研究人员还需要找到一种合适的大规模生产的方法。

    防漏电与高效率可以兼得

    为防止电池漏电短路,通常要在电池两极间涂一层多孔薄膜进行隔离。最近,韩国蔚山国立科技学院研究人员设计了一种纤维素纳米垫隔离膜,在一层较厚的大孔聚合物上加了一层薄薄的多孔纤维素,有效解决了传统电极隔离膜难以兼顾防漏电与离子高效传输的矛盾。

    研究人员最近发表于《纳米快报》的论文称,他们开发的新型c-mat隔离膜上层是较薄的功能化纳米纤维,下层是较厚的聚合物。通过微调两层的厚度,在防漏电和支持离子快速传输间实现了精微的平衡:纤维素层微小的纳米孔能预防电极间电流泄露;聚合物层较大的孔道作为离子“高速路”支持电荷迅速传输。它还有一个重要优势,在60℃高温下,使用c-mat膜的电池经100次循环后仍保留80%的电量,而同样温度下用传统聚合物隔离层的电池只剩5%的电量。

    研究人员解释说,商业电池内锂盐和水会发生副反应,生成锰离子等有害副产品,导致高温下电量大大损耗。c-mat膜上的纳米孔纤维素能与锰离子螯合,阻止它们参与反应,而大孔聚合物层也能捕获产生锰离子的酸性反应物,所以,一开始锰离子就较少。

    论文合著者、该校能源与化学学院教授李杉阳说,他们的研究证明了活性纤维素c-mat隔离层能减少锰离子的副作用,改善电池在高温下的循环性能,效果超过目前最先进的传统隔离膜技术。

    美高梅在线登录网址,下一步,他们打算改造隔离层,使其能用于钠离子电池、锂-硫电池和金属离子电池等下一代充电电池中。李杉阳预测,用c-mat做隔离膜的下一代高性能电池高温稳定性好,不仅可用在电动车电池、电网储电系统中,也有望用在海水淡化和重金属离子监测等方面。

    总编辑圈点

    为防止电池漏电短路并兼顾电池效率,韩国科学家一直在努力尝试研发出更加高效的电池隔离膜。事实上,早在2012年他们就已经制作出锂离子电池隔离膜,当时也是利用纤维素既具有优秀的传导性,还具有电气化学的安全性,并且可用于多种电解液之中等特性,才制造出高品质的锂离子电池。这一次,韩国科学家再次发力,使用对锰离子有更少副作用的活性纤维素c-mat隔离层,让电池在高温下的循环性能进一步提升,为新型高效电池再次添砖加瓦。

    本文由美高梅在线登录网址发布于美高梅在线登录网址,转载请注明出处:新型电池纤维素隔离膜问世,美科学家研制成功

    关键词:

上一篇:网络传真,电子传真机优势

下一篇:没有了