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-二氧化碳電池的開發(fā)非常感興趣。過去的研究已經(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)問題集中在這些電池由于在充電過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。