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低成本铝材料的3D电极,制成具有很长循环寿命的环保电池

发布时间:2021-04-06 16:05:11 浏览次数:
推动采用可再生能源的关键部分是降低成本,并且通过试验用于存储系统的新型具有成本效益的材料,科学家继续在这一领域取得重要进展。



康奈尔大学(Cornell University)的一个团队提出了一个令人信服的示例,说明了这一进展的模样,用低成本铝制成了3D电极,从而制成了具有很长循环寿命的环保电池。







就电池材料而言,铝具有许多吸引人的特性,铝在地壳中含量丰富,重量轻且在存储能量方面具有很高的容量。然而,由于与位于阳极和阴极之间的玻璃纤维隔板的不利化学反应,短路和故障困扰着在实验电池中使用它的努力。



康奈尔大学的研究小组认为,通过首先将铝与交织的碳纤维制成的基材结合起来,已经找到了解决该问题的方法。







在典型的电池电极只有二维的情况下,此设计可创建3D结构,其中可以精细控制铝层,并且当电池充电时,材料会通过共价键合均匀地聚集在碳结构上。



主要作者郑晶旭表示,基本上,我们使用化学驱动力来促进铝均匀地沉积到建筑的孔隙中。电极要厚得多,动力学要快得多。



通过将这种电极设计用作实验电池的一部分,该团队最终开发出了一种可充电设备,该设备可长达10,000次循环而没有任何故障迹象。



这预示着其作为可再生能源并网存储解决方案的潜力,该潜力通常是断断续续的,因此需要低成本,高容量的系统,该系统可长期存储和释放能源。



这种电池的一个非常有趣的特性是,阳极和阴极仅使用了两种元素-铝和碳-两者都很便宜且对环境友好,它们的循环寿命也很长。



在计算能量存储成本时,我们需要在整个能量吞吐量上进行摊销,这意味着电池是可充电的,因此我们可以多次使用它。因此,如果我们具有更长的使用寿命,那么这一成本将进一步降低。