這種N摻雜碳包覆的多孔Li4Ti5O12之所以表現出極好的倍率性能和循環性能,主要原因有三:一是表面經過N摻雜碳層的包覆,在提高材料的電子導電性的同時

這種N摻雜碳包覆的多孔Li4Ti5O12之所以表現出極好的倍率性能和循環性能,主要原因有三:一是表面經過N摻雜碳層的包覆,在提高材料的電子導電性的同時也有利于提高Li4Ti5O12的表面穩定性;二是在Li4Ti5O12與N摻雜碳層之間形成的中間相有利于界面間的電子傳輸;三是在Li4Ti5O12顆粒中形成的三維導電網絡更有利于鋰離子的嵌入/脫出。

該課題組提出的使用離子液體作為碳的前驅體來修飾電極材料,得到的材料表面包覆著均勻的薄薄的N摻雜碳層,表現出優異的倍率性能和循環性能。該合成方法相對簡單、有效,可以延伸到其他電化學器件的電極材料中。研究工作發表在Advanced Materials期刊上。

液體電池能貯存大量綠色能量

據國外媒體報道,當科學家競相為筆記本電腦、手機和其它輕便電子產品開發越來越小且越來越強大的固體電池時,美國麻省理工學院卻截然相反,開發由液體金屬制成的生態環保的大型固定電池組,能貯存大量風能或太陽能等綠色能源,可以充當醫院等單位的備用電力。

參與開發此液體電池的麻省理工學院的科學家道恩·薩多威說:“由于這樣的電池不能用于手機或汽車里,因此我們沒必要要求它們防震和簡單易行。我們的電池里面沒有固體材料,沒有固體電極,沒有固體薄膜,沒有任何固體的東西?!?

我們知道,任何電池,固體、液體或固液組合電池都只能貯存化學能。為了貯存化學能,任何電池得有三部分組成――陽極電極、陰極電極和陰陽電極之間的膜構成。大多數電池,包括筆記本電腦和電視機遙控器上使用的電池,都使用固體材料如鋅或鈷鋰充當陰極,石墨充當陽極,液體鹽溶液充當電解質膜。而此液體電池則不同,其陰陽和膜都是液體的,且都是熾熱的熔化的像稀泥似的液體。

在近幾年里,薩多威嘗試了多種不同液體金屬的配方,最先嘗試的配方是熔化的銻和鎂充當電極,中間有一層硫化鈉充當膜。由于每一種金屬有不同的密度,因此這三種金屬不會彼此混合,且它們自然地分成三層。如果有意外事件干擾了這些金屬層,它們也將會因各自重量的不同而再次自動分成三層。不過,薩多威沒有透露其現有液體電池的具體材料是什么。不管它們是由什么材料構成的,這些電池都放在不銹鋼里密封著,大小和汽水飲料罐差不多。像此電池的內部材料一樣,此電池的大小也沒的最后確定下來。

薩多威說:“此電池應該很容易按比例擴大,如果我們想制造一個33加侖垃圾桶那么大的電池,我們就能做到。如果我們想制造足球場那么大的電池,我們也能做到。”而且,按比例縮放此電池大小很便宜,且能保持液體金屬處于液體狀態。目前,此電池必須得加熱到500攝氏度才行,這是標準家用烤箱的最高溫度。

像家用烤箱一樣,液體金屬電池也需要同樣的安全規程,或許有一天這種液體電池將成為住宅、醫院和其它永久性建筑的一部分。科學家表示,此電池是貯存風能或太陽能的理想設備。而且此全部的液體金屬電池最有可能取代其它的熔化金屬電池(有固體膜介于陰陽極之間),如硫化鈉電池,目前用作醫院的備用電力,或者用作電力調度者,當夜晚用電不緊張時,此電池從電網用電,而當白天處于用電高峰時,此電池就將能量回輸入電網。不過,薩多威的這種液體電池還需幾年才能派上用場。

美科學家用病毒制作鋰離子電池獲得成功

病毒對于人類的健康和你的技術的健康都是壞東西。美國麻省理工學院正在使用病毒制作鋰離子電池的正極和負極。

麻省理工學院的研究人員開發出一種可制作電池的轉基因病毒。這種新的方法能夠制造用于汽車和電子產品的更便宜的可充電電池,而且這種電池更環保。

目前的鋰離子電池在電池的正極和負極之間傳送離子。三年前,麻省理工學院的研究人員發現,他們能夠利用病毒制作鋰離子電池的一個正極。這個正極由氧化鈷和黃金材料組成。這些病毒在涂上氧化鈷和黃金材料之后組成一個納米線。

現在,這些研究人員在材料科學、工程和生物工程Germeshausen教授AngelaBelcher的領導下現在能夠利用病毒制作鋰離子電池的負極部分。能夠利用病毒制作電池的正極和負極之后就很容易制作電池了。

使用的病毒是常用的不會感染人類的噬菌體。對于負極來說,這些病毒在自己的表面涂上一層磷酸鐵,然后利用碳納米管創造一個高傳導材料的網絡。

這個碳納米管網絡能夠把電子從電極迅速傳送到磷酸鐵核心以產生能源。通過創建碳納米管網絡,電池的傳導性能更好,重量更輕。

這個研究團隊要制作更好的具有較高電壓和更大容量的電池。要實現這個目標,負極的組裝需要使用磷酸錳和磷酸鎳這種材料。這種納米級電池技術將為汽車和電子制造商使用電池開辟新的可能性。

[責任編輯:趙卓然]

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