储能电池黑科技:水基电解质,无毒无污染还能变色

2019-04-17 14:17  来源:中国节能网  浏览:  

据外媒报道,伦敦帝国理工学院(Imperial College London)物理和化学系的研究人员使用经过特殊设计的塑料薄膜和简单的盐水,研发出新型电池原型。该款新型电池原型的设计原理(在电池充电时,能够改变颜色)也能应用于现有的电池技术上,为储能、生物传感和智能变色材料创造新设备。

(图片来源:伦敦帝国理工学院官网)

目前使用最广泛的电池是锂离子电池,此种电池容量相对较高(可以存储大量电荷),但是不能快速充电或放电。此外,还具备有机电解质和其他危险易燃材料,因而需要小心处理和放置。

与传统锂离子电池相比,该款电池原型存储的电荷更少,但是其可在几秒钟内充放电。该款电池由聚合物制成(构成塑料的长分子链),此种材料有一个额外的好处,可在电池充电时改变颜色,让用户轻易读取电池的充电状态。

该电池原型可提高现有电池的充电速度,降低现有电池的毒性,或者为制造出全新类型的电池铺平道路。

可回收电池

参与该项研究的联合首席作者Alexander Giovannitti博士表示:“我们创建电池原型所使用的材料能以较低成本制造,结合使用无毒且不易燃的水基电解质,可能为研发出可回收电池开辟一条可行途径。”

速度快,但是容量较低的电池可应用于一系列应用中,此类应用中的能量需要快速更换,但是电池可能并不小,例如汽车制动产生的能量可稍后用于让汽车加速。

从更大的范围上来看,当太阳能或风能等可再生能源作为国家或地方电网的一部分供人使用时,只能间歇性地提供能源。但是,一个能够快速存储能量的电池系统,就可以在需要时将电力传送回电网,对于保持电网稳定供应很有价值。

该研究团队表示,还需要继续研究,让该电池原型适应上述应用领域,但是其设计原理可能适用于正在研发的各种储能设备。

新材料的设计

此前,聚合物材料作为柔性添加剂或是分离正极和负极的电解质,已经成功应用于电池中。但事实证明,该材料用作活性材料,供在水中进行操作的电池电极使用时非常具有挑战性。

此次取得突破源自于聚合物材料的设计,此类材料能从盐水中吸收或释放正离子或负离子,而且速度快且可逆,并且不会产生降解。当设备进行充电时,此类离子就会被吸引到带相反电荷的电极上。

水基电池无毒,是非常理想的电池,但是此类电池很难让水中的离子与电极进行可逆交换。研究小组设计了侧链,连接到导电聚合物的“主干网”上,从而解决了该问题。通过在侧链上使用极性材料,研究人员研发出高亲水性的电极。

根据该原理,研究人员能够制造出正负电极,从而能够从水中吸收正负离子,因此研究人员获取了制造电池的材料。由于聚合物的主干网已经是柔性的,在电池充放电时可以膨胀和收缩,因此就不再需要添加剂了。

联合首席作者Davide Moia博士表示:“使用盐水摆脱了毒性和易燃性的担忧,但是与其他有机电解质相比,此类水基电解质并不容易使用,因为其会限制设备的充放电量。”

免责声明:本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。
相关推荐
债务削减将成为今年及未来大型石油公司的关键主题

债务削减将成为今年及未来大型石油公司的关键主题

全球最大的石油公司今年将迎来一波现金流热潮,可能达到创纪录的水平,因为2020年油价和石油需求暴跌导致的大规模成本削减大幅降低了许多公司的现金流平衡点。
科学家利用弱电解质键让锂金属电池在低温下更好地运行

科学家利用弱电解质键让锂金属电池在低温下更好地运行

了探索更具应用前景的锂电池,许多研究团队已将目光放到了基于纯锂的金属阳极方案,而不是当前普遍采用的混合材料。同时为了攻克在低温下性能不佳的缺点,该领域的科学家们也已经取得了一些突破。比如加州大学圣迭戈分校(UCSD)的研究团队,就依靠电解质中的弱键,释放了锂金属电池在寒冷条件下的空前性能。
大连化物所研制出多功能MXene油墨应用于微型储能器件和自供电集成系统

大连化物所研制出多功能MXene油墨应用于微型储能器件和自供电集成系统

近日,中科院大连化学物理研究所研究员吴忠帅团队与刘生忠团队合作,开发出一种多功能的水系MXene印刷油墨,并基于该油墨打印出微型超级电容器、锂离子微型电池和全柔性自供电压力传感系统。相关研究成果发表在《先进材料》上。
科学家将测试ITER(国际热核聚变实验反应堆)的燃料

科学家将测试ITER(国际热核聚变实验反应堆)的燃料

英国一个首创性的反应堆正准备开始关键的燃料混合试验,最终为ITER提供动力,ITER是世界上最大的核聚变实验。核聚变是一种为太阳提供能量的现象,如果物理学家能在地球上加以利用,它将是一种几乎无限的能量来源。
正在引发新一轮能源革命的主角会是谁?

正在引发新一轮能源革命的主角会是谁?

新一轮能源革命的核心为可再生能源发电与规模储能,在众多电化学储能技术中,由于钠离子电池具有资源丰富、低成本、高安全、转换效率高、灵活方便易于集成、响应速度快、免维护等优点,因此是规模储能的理想选择之一。

推荐阅读

热文

关于我们 | 广告服务 | 联系我们 | 免责声明
京ICP备16023390号-2 Copyright © 能源界 服务台:010-63990880