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東京大學研發新材料讓電池“自我修復” 延長電池壽命/提高電池容量

人氣:688 文章出處:原創 發表時間:2019-05-22

據外媒報道,日本東京大學(the University of Tokyo)的工程師不斷在探索改進現有電池技術的新方法,最近,Atsuo Yamada教授及其團隊就研發出一種材料,可以顯著延長電池壽命,并讓電池擁有更高容量。

從智能手機到起搏器到汽車,電池為世界上大多數物品提供動力,而且其重要性會越來越大。許多人都認為,電池需要在兩個方面得到改進,即電池的壽命以及容量(能存儲多少電量),以滿足未來需要。

大多數電子設備都是使用鋰離子電池,但是另一種基于鈉而不是鋰的電池可能很快會普及。該兩種電池因其組成材料具獨特傳遞電子的方式,因而都能存儲和釋放大量電荷。但是隨著時間推移,鋰電池和鈉電池在重復充放電以及使用循環中,存儲容量會顯著降低。

普通的電池中有好幾層的金屬材料,當電池充放電時,此類金屬層會降解并產生裂縫或片狀物,導致堆垛層錯(stacking fault),從而降低電池存儲和傳輸電荷的能力。當此類材料被稱為范德瓦耳斯力(Van der Waals force)的弱力結合在一起時,就會發生堆垛層錯。

Yamada和同事證明,如果電池是用一種稱為氧化還原層狀氧化物(Na2RuO3)的材料制成,就會使得電池充放電循環的降解作用減弱,金屬層就會自我修復,而且研究人員證明了該材料會被庫侖力(coulombic attraction)緊緊抓住,該種力比范德瓦耳斯力強大得多。Yamada表示:“這意味著電池將不僅可以擁有更長的使用壽命,而且損害水平會降低。增加電池能量密度對于實現電氣化交通至關重要。

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