中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：據(jù)外媒報(bào)道稱，萊斯大學(xué)（Rice University）的一個(gè)科學(xué)家小組使用粘土，似乎已經(jīng)解決了可充電鋰離子電池在惡劣環(huán)境中的使用問題。
該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，他們研發(fā)的該新型鋰離子電池，在溫度高達(dá)248°F(120°C)的環(huán)境下，仍能提供穩(wěn)定的電能。
這一發(fā)現(xiàn)是通過將性能活躍的膨潤(rùn)土和室溫下的離子液體作為分離劑和電解液，從而形成電池正負(fù)極回路。
“粘土天然包含有很多的水分，但把它作為超級(jí)電容器，這并不是個(gè)問題”，這項(xiàng)新研究課題的主要作者，研究生Kaushik Kalaga表示，“但電池中必須有含鋰離子的電解液，當(dāng)你充放電時(shí)鋰離子能在電池的正負(fù)極間傳導(dǎo)”。
“鋰與水反應(yīng)劇烈，所以我們的首要挑戰(zhàn)是去除粘土中的水的同時(shí)保持其結(jié)構(gòu)的完整性”，他補(bǔ)充道。
圖片來源：Jeff Fitlow
Kalaga和他的團(tuán)隊(duì)將黏土在1200°F(649°C)的高溫下，烘焙1小時(shí)使其脫水。然后在無氧手套箱中，將室溫狀態(tài)下的離子液體和鋰鹽混合摻入粘土。這種液化鹽可作為鋰離子的一種形式，在電解質(zhì)中在電極間傳導(dǎo)。
之后，研究人員逐步擴(kuò)大研究范圍，把這形似花生醬一般的物質(zhì)，與鋰電極一起封裝在硬幣形狀的電池組里，在不同的溫度狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試。
通常情況下，由于低沸點(diǎn)的特性，用于電池的有機(jī)電解質(zhì)不能在超過140°F(60°C)的環(huán)境中使用。根據(jù)該團(tuán)隊(duì)所述，因?yàn)槌^176°F(80°C)時(shí)電解質(zhì)產(chǎn)生的蒸汽會(huì)引發(fā)爆炸。
現(xiàn)有可以在高溫下使用的是固態(tài)電解質(zhì)電池，但是因電解質(zhì)不能與電極很好的連接，從而阻礙了電池性能。
研究人員發(fā)明的復(fù)合型電解質(zhì)擁有堅(jiān)韌且傳導(dǎo)性強(qiáng)的特征，能為電極提供最大化的表面積，讓電流流動(dòng)穩(wěn)定。
該電池組能以穩(wěn)定的3伏電壓和超過120次的充放電周期，在高溫下傳輸電流。其兼具固體電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性和液體電解質(zhì)的潤(rùn)濕特性，這可令電極之間擁有有良好的接觸。電壓窗口是指電極穩(wěn)定和無化學(xué)降解的范圍。
電池組能以穩(wěn)定的3伏電壓和超過120個(gè)充放電周期，在高溫下傳輸電流。
圖片來源: Kaushik Malaga
科學(xué)家們表示，這種粘土-鋰離子電解質(zhì)/分離劑電池，在高達(dá)250°F(121°C)的高溫環(huán)境中，仍可以表現(xiàn)出超過120個(gè)充放電周期的強(qiáng)勁性能。
這種電池在越高的溫度環(huán)境中，性能會(huì)變得更好。他們未來可在航空、國(guó)防、石油和天然氣等領(lǐng)域獲得一席之地。
“有很多應(yīng)用中，需要儲(chǔ)能設(shè)備在極端環(huán)境中工作，而且需要在材料領(lǐng)域，尤其是電解質(zhì)方面進(jìn)行革新，來擴(kuò)大操作條件的窗口”，這項(xiàng)研究的合作者Pulickel Ajayan表示，“我們的實(shí)驗(yàn)室正處在該領(lǐng)域的發(fā)明前沿”。(上海有色網(wǎng) 許輝譯）
