“理想”電池的研發(fā)

在當(dāng)前時(shí)代，常用與電動(dòng)汽車(chē)或電子設(shè)備的鋰電池有許多的缺陷，電解液易燃，且電池中所用的鋰是有較為限的資源。近期，一種不易燃的電解質(zhì)被瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)結(jié)晶學(xué)專(zhuān)家開(kāi)發(fā)了出來(lái)，這種不易燃的電解質(zhì)可以在室溫下工作。

專(zhuān)家認(rèn)為這是一個(gè)成功的組合，因?yàn)檫@種電池的傳輸工具是隨處可見(jiàn)的納，不是鋰，這也意味著有可能制造出更強(qiáng)大的電池。這些理想狀態(tài)的電池將基于電解質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，即硼和氫組成的硼酸鹽。UNIGE研究小組在Cell Reports Physical Science上發(fā)表了制造固體電解質(zhì)的相關(guān)策略。

可持續(xù)發(fā)展對(duì)于儲(chǔ)存能源的挑戰(zhàn)是巨大的。就事實(shí)而言，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展需要安全且強(qiáng)大的電池支持，就猶如風(fēng)和太陽(yáng)能等可再生資源非常依賴能源儲(chǔ)存一樣。鋰電池是這些挑戰(zhàn)的解決方法，但是，鋰需要液態(tài)的電解質(zhì)，如果發(fā)生泄漏，這些電解質(zhì)會(huì)發(fā)生爆炸，而且鋰是有限的。UNIGE博士后研究員Fabrizio Murgia認(rèn)為，鋰被納替換掉是一個(gè)很好的想法，因?yàn)樗麄兊奈锢砗突瘜W(xué)性質(zhì)很相近，可以通過(guò)X射線光電子能譜技術(shù)觀察看到，而且納隨處可見(jiàn)。

雖然納和鋰在元素周期表中很相近，但是通過(guò)X射線光電子能譜技術(shù)看出納比鋰要重，這也意味著納很難再電解液中移動(dòng)。2013年和2014年，美國(guó)和日本的研究小組發(fā)現(xiàn)，在超過(guò)120°C的情況下，硼酸鹽對(duì)于納來(lái)說(shuō)是非常好的導(dǎo)體，但是對(duì)于我們?nèi)粘Ｋ玫碾姵貋?lái)著，這個(gè)溫度太高了。

所以，UNIGE結(jié)晶學(xué)家開(kāi)始想辦法降低傳導(dǎo)所需要的溫度條件，成功的將硼酸鹽作為電解質(zhì)，同時(shí)在室溫到250°C的情況下使用都沒(méi)有安全問(wèn)題。這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Radovan Cerny認(rèn)為，這些材料重要的在于他們能抵抗更高的電位差，這就說(shuō)明電池可以儲(chǔ)存更多的能量。

這個(gè)論文提供了破壞和產(chǎn)生硼酸鹽結(jié)構(gòu)的案例，允許硼球和帶負(fù)電荷的氫的產(chǎn)生。這些球形空間為帶正電荷的鈉離子留下了足夠的空間，但是因?yàn)檎?fù)電荷會(huì)相互吸引，所以我們?yōu)榱俗尲{移動(dòng)必須要在結(jié)構(gòu)中制造混亂用來(lái)擾亂硼酸鹽。

鑠思百檢測(cè)可提供X射線光電子能譜檢測(cè)，電解質(zhì)檢測(cè)等相關(guān)檢測(cè)。