據(jù)外媒報(bào)道，對(duì)可以將電池技術(shù)提升到更高水平的先進(jìn)材料的探索，已將科學(xué)家?guī)У搅艘恍└挥邢胂罅Φ牡胤?，包括受人脊柱啟發(fā)的設(shè)計(jì)以及將關(guān)鍵部件制成納米鏈結(jié)構(gòu)的其他設(shè)計(jì)。另一個(gè)例子涉及我們?cè)诙趸贾挟a(chǎn)生過(guò)多的一種元素，科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)將其研究成為一種電池，能夠進(jìn)行500次充放電循環(huán)。
由于其能量密度有望達(dá)到當(dāng)今典型鋰離子設(shè)計(jì)的七倍以上，因此人們對(duì)鋰-二氧化碳電池的開(kāi)發(fā)非常感興趣。過(guò)去的研究已經(jīng)取得了一些可喜的成果，去年我們從麻省理工學(xué)院看到的突破就是一個(gè)最近的例子。
該機(jī)械工程師團(tuán)隊(duì)率先提出了一種新型的電化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)可提高放電電壓，并最終將二氧化碳轉(zhuǎn)化為固體碳酸鹽材料。研究人員指出了電池設(shè)計(jì)的一個(gè)缺點(diǎn)，即該電池只能在故障前僅僅可以進(jìn)行10次充放電循環(huán)。
伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校(UIC)的一個(gè)小組現(xiàn)在聲稱已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了首個(gè)能夠完全充電的鋰-二氧化碳電池。研究人員克服的技術(shù)問(wèn)題集中在這些電池由于在充電過(guò)程中催化劑上積碳而迅速失效的趨勢(shì)上，迄今為止，這種趨勢(shì)困擾著類似的努力。
該論文的第一作者，UIC工程學(xué)院的研究生Alireza Ahmadiparidari說(shuō)道：“碳的積累不僅阻止了催化劑的活性位并阻止了二氧化碳的擴(kuò)散，而且還引發(fā)了帶電狀態(tài)下的電解質(zhì)分解。”
研究人員發(fā)現(xiàn)，解決此問(wèn)題的一種方法是引入新材料，以增強(qiáng)電池一次又一次地回收材料的能力。這意味著將二硫化鉬納米薄片整合到陰極催化劑中，并使用由離子液體和二甲基亞砜制成的新型混合電解質(zhì)。
研究人員表示，這種結(jié)合導(dǎo)致電池輸出由多種成分而不是單個(gè)產(chǎn)品組成的復(fù)合材料，從而看到碳自然地混入了回收過(guò)程中，而不是自己在電池的催化劑上形成麻煩的堆積。如此之多，他們能夠在500次充放電循環(huán)中為原型電池充電。
機(jī)械和工業(yè)工程學(xué)副教授Salehi-Khojin說(shuō)道：“我們獨(dú)特的材料組合有助于制造出效率更高、循環(huán)壽命更長(zhǎng)的首個(gè)碳中性鋰二氧化碳電池，這使其可以用于先進(jìn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)中。”
這項(xiàng)研究距離商業(yè)化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。但是，它確實(shí)為下一代電池提供了另一種概念驗(yàn)證的能量存儲(chǔ)設(shè)備，以及我們有一天可能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為更有用的另一種可能方式。
這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。
原標(biāo)題：科學(xué)家研發(fā)出第一種可完全充電的二氧化碳電池 可進(jìn)行500次充放電循環(huán)
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