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廉价的丰富材料代替了锂电池中的电极

   日期:2020-03-09     浏览:74    评论:0    
核心提示:  大学的托马斯鲍姆加特纳教授说:有机电极材料被认为是具有高功率能力的可持续电池的极有前途的材料。 用有机材料制成的电极
  大学的托马斯·鲍姆加特纳教授说:“有机电极材料被认为是具有高功率能力的可持续电池的极有前途的材料。” 用有机材料制成的电极可以使这些元素的大规模生产,回收或处置更加环保。我们的目标是制造稳定的可持续电池,并且即使没有更好的容量也具有同等的质量。”
 
  由碳,氮,氧,磷和硫等元素制成的实验性有机电极已经存在。
 
  它们都在不同程度上遭受以下苦难:它们自身的氧化还原反应导致的逐周期劣化,逐渐溶解于电解质中,低电导率和低端电压。
 

 廉价的丰富材料代替了锂电池中的电极

  研究小组选择了一种称为紫精的化学物质,该物质是已知的电子受体,可以不破坏电子而放弃电子。更好的是,它还可以对两个电子做同样的事情-因此具有更高的存储容量。
 
  特别是,它是一种定制的磷aviologen(称为PY2PV),其中的磷酰基部分使其可以在较高的端电压下工作,而不会失去保持两个电子的能力。
 
  引入单壁碳纳米管(SWCNT)可以降低电极电阻,从而构成了其余的电极。
 
  该定制是该研究的新颖部分,是将pyr构建到磷酸卵磷脂分子中。
 
  对SWCNT具有很强的亲和力,并与之形成键(通过物理吸附),从而形成PY2PV:SWCNT复合材料。这种键合的作用是防止磷卵磷脂溶解到电解质中,从而解决了上面提到的一种常见的有机电极问题。
 
  此外,根据发表在《电池与超级电容》杂志上的论文“ 用于稳定电池电极的基于磷紫罗兰的pyr-碳纳米管复合材料 ”,这种键合还可以改善紫精分子与SWCNT之间的固态电子转移,例如它们现在紧密地耦合在一起,而不仅仅是混合在一起,所有这些都不会降低电子存储能力。
 
  测量(对纽扣电池中的锂金属阳极进行测试)表明,1:2 PY2PV:SWCNT复合阴极可存储48mAh / g(在1C充电和放电时)–占其理论双电子容量的90%。
 
  在500个1C充放电循环(在1 C下循环)下,容量略有增加(而不是衰减)(达到53mAh / g)。根据该论文,我们可以归因于PY2PV:SWCNT复合材料。但是,当放电增加到5C时,超过500个循环的容量确实消失了。
 
  该团队表示,充电和放电工作在3.2至2.8 V(vs Li / Li +)的电压下–对于有机材料来说,这是一个相对较高的电压。
 
  鲍姆加特纳说:“它的电压非常好,高达3.5伏,这确实是目前电池所处的位置。” “这是制造完全有机和可持续电池的重要一步。”
 
  缺点呢?
 
  鲍姆加特纳表示:“就劣势而言,有机电池在性能上还不如目前的锂离子电池。” “这仍然是一个日趋成熟的领域。在这一点上,整体电池容量仍然落后于锂离子电池类型–有机分子本身很重,从而降低了能量密度。”
 
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