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鋰空氣電池以二維材料為催化劑,,能讓電動(dòng)車充一次電跑80

2019-01-23

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  目前,,裝備鋰離子電池電動(dòng)車每次充電平均可行駛約 160 公里,但伊利諾大學(xué)芝加哥分校新研究表明,,隨著結(jié)合過渡金屬二硫?qū)倩餅榇呋瘎┑?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/鋰空氣電池" target="_blank">鋰空氣電池問世,,未來電動(dòng)車每次充完電可以暢跑將近 800 公里。

  目前,,裝備鋰離子電池的電動(dòng)車每次充電平均可行駛約 160 公里,,但伊利諾大學(xué)芝加哥分校新研究表明,隨著結(jié)合過渡金屬二硫?qū)倩餅榇呋瘎┑匿嚳諝怆姵貑柺?,未來電?dòng)車每次充完電可以暢跑將近 800 公里,。

  鋰空氣電池(Lithium–air battery)的陽極(負(fù)極)采用金屬鋰,陰極(正極)材料則是空氣中的氧,,能夠存儲(chǔ)比鋰離子電池多10倍的能量,,且重量更輕。

  若能再結(jié)合由二維材料制成的先進(jìn)催化劑,,用來提高電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速率,,讓電池提供更多電荷,那么根據(jù)催化劑材料類型不同,,還能讓鋰空氣電池的性能更上一層樓,,是電動(dòng)車,、手機(jī)、計(jì)算機(jī)下一代電池革命性替代品,。有了鋰空氣電池,,這些產(chǎn)品全部可以變成續(xù)航力怪獸。

  最近伊利諾大學(xué)芝加哥分校(UIC)團(tuán)隊(duì)便合成了 15 種不同類型的過渡金屬二硫?qū)倩?,將之做為鋰空氣電池的催化劑材料,,并在模擬鋰空氣電池的電化學(xué)系統(tǒng)中,測試這 15 種 TMDC 催化劑的性能,。

  過渡金屬二硫?qū)倩铮╰ransition metal dichalcogenide,,TMD、TMDC)是一種二維材料的統(tǒng)稱,,由元素周期表上部過渡金屬與硫族元素排列組合形成,,較有名的組合比如二硒化鎢(WSe 2 );去年年末,,成大物理系吳忠霖教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款破紀(jì)錄的單原子層二極管,即是使用二硒化鎢材料,。

  TMDC 具有高電子傳導(dǎo)性,、原子級(jí)厚度、直接能隙(單層結(jié)構(gòu)),、快速電子轉(zhuǎn)移等優(yōu)點(diǎn),,表現(xiàn)出極優(yōu)秀的光電相互作用,是理想的發(fā)光二極管,、柔性太陽能電池,、高載子遷移率晶體管。

  根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,,研究第一作者,、機(jī)械與工業(yè)工程學(xué)院研究生 Leily Majidi 指出,TMDC 催化劑的反應(yīng)速率比傳統(tǒng)金,、鉑催化劑還要高,,表現(xiàn)如此好的原因之一,是因?yàn)?TMDC 材料具有更好的電子特性和更大的反應(yīng)表面積,,有助于加速電池中的充放電反應(yīng),,且同時(shí)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定;此外,,二維材料與液態(tài)電解質(zhì)可說是強(qiáng)強(qiáng)連手,,有助于電子更快轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)更快的充電速度與更高效的儲(chǔ)存,、放電能量,。

  這些新二維材料能將電池能量提升不只一個(gè)層次,,只不過,鋰空氣電池目前仍處于開發(fā)實(shí)驗(yàn)階段,,科學(xué)家還得先找到有效,、可大規(guī)模生產(chǎn)鋰空氣電池的方法。


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