液体金属

新型室温液态金属电池可能是未来的动力之路

发布时间:2024/9/23 14:48:37   

本文参加百家号“科学了不起”系列征文赛。

德克萨斯大学(UT)奥斯汀分校科克雷尔工程学院的研究人员制造了一种新型电池,它结合了现有电池的诸多优点,同时消除了它们的主要缺点,并节省了能源。

大多数电池都是由固态电极组成的,比如用于便携式电子产品的锂离子电池,或者是液态电极,包括用于智能电网的液流电池。UT研究人员创造了他们所谓的室温全液态金属电池,它包括了液态电池和固态电池两种电池的优点。

固态电池具有显著的储能能力,但它们通常会遇到许多问题,导致它们随着时间的推移而退化,效率降低。液态电池可以更有效地提供能量,而不会出现长期衰减,但它们要么在高能量需求上存在不足,要么需要大量资源来不断加热电极并保持其熔化。

研究人员称,该团队电池中的金属电极可以在20摄氏度(68华氏度)的温度下保持液化,这是液态金属电池有史以来最低的工作温度。这代表了一个重大的变化,因为目前的液态金属电池必须保持在摄氏度以上的温度。

这种电池可以同时提供固态和液态的所有优点,包括更多的能量、更高的稳定性和灵活性,没有各自的缺点,同时还能节省能源,沃克机械工程系副教授GuihuaYu研究小组的博士后研究员YuDing说。YuDing是该团队最近在《先进材料》上发表的一篇关于室温电池的论文的主要作者。

该电池使用一种钠钾合金作为阳极,一种镓基合金作为阴极。在论文中,研究人员指出,使用不同的材料可能会制造出熔点更低的电池。

这种室温电池据称比当今的锂离子电池更强大,研究人员表示,它的充电和输送能量的速度可以快几倍。

由于液体成分,该电池可以根据所需的功率轻松扩大或缩小规模。电池越大,它能提供的功率就越大。这种灵活性使这些电池有可能为从智能手机和手表到支撑可再生能源运动的基础设施等一切产品提供动力。

我们很高兴看到液态金属可以提供一个有希望的替代品来取代传统电极,Yu教授说。鉴于所展示的高能量和功率密度,这种创新电池可能会被用于智能电网和可穿戴电子产品中。

研究人员已经在这个项目上花费了三年多的时间,但工作还没有完成。构成这种新型电池的许多元素比传统电池中的一些关键材料更为丰富,这使得它们可能更容易大规模生产,成本也更低。然而,镓仍然是一种昂贵的材料。寻找既能提供相同性能又能降低生产成本的替代材料仍然是一个关键的挑战。

提高常温电池功率的下一步来自于改进电解质,虽然我们的电池在现阶段无法与高温液态金属电池竞争,但如果设计出具有高导电性的先进电解质,有望获得更好的功率能力。Ding说。

论文标题为《RoomTemperatureAllLiquidMetalBatteriesBasedonFusibleAlloyswithRegulatedInterfacialChemistryandWetting》。



转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkyy/7784.html
------分隔线----------------------------