本文发表于大众科学的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映大众科学的观点
电池技术创造了新的世界纪录。 感谢一种类似蛋黄和蛋壳的微小粒子,科学家们已经能够显著提高锂离子电池的存储容量。
根据他们在《自然通讯》(Nature Communications)上发表的论文(于1月8日*发布),来自斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的研究人员描述了一种新材料,称为“硫-二氧化钛蛋黄壳纳米结构,具有内部空隙空间,适用于长循环锂硫电池”。 这种材料可用于锂离子电池的阴极,以克服过去二十年来一直困扰科学家的一个关键障碍。
这一成果——电池(每单位硫)能量存储量增加五倍,以及可能彻底变革可充电电池市场的长寿命材料。
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据斯坦福大学的崔屹(Yi Cui)说,他是开发这种材料的项目研究人员之一
“经过1000次充电/放电循环后,我们的蛋黄壳硫阴极仍保持约70%的能量存储容量。 据我们所知,这是世界上性能最高的硫阴极……即使不优化设计,这种阴极循环寿命也已与商业性能相当。 这对于可充电电池的未来来说是一项非常重要的成就。”
电池研究人员早就知道硫可以帮助提高锂离子电池的存储能力。 但是,硫和锂离子的结合存在问题。 特别是,如何让阴极在工作时不会使材料在每次充电时简单地溶解。
这种新型纳米粒子的结构通过在硫(蛋黄)与其硬壳(多孔二氧化钛)之间提供空间来防止这个问题。 这使得硫-锂化合物能够膨胀而不会破裂或溶解。 这种结构如下图所示
参考文献:
Shi Wei She, Weiyang Li, Judy J. Cha, Guangyuan Zheng, Yuan Yang, Matthew T. McDowell, Po Chun, 和 崔屹. 自然通讯, 文章编号:1331 | doi:10.1038/ncomms2327 | 接收日期2012年7月2日 | 接受日期2012年11月23日 | 发布日期2013年1月8日 (链接)
*注:大众科学 是 Nature Publishing Group 的一部分
特别鸣谢 IEEE Spectrum 的 Dexter Johnson。