類似肥皂的工作原理 布朗大學(xué)發(fā)現(xiàn)使電池更持久的秘訣

時間:2023-11-14 09:35來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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       據(jù)外媒報道，布朗大學(xué)（Brown University）和愛達荷國家實驗室（Idaho National Laboratory）研究人員認為，制造使用壽命更長的電池，關(guān)鍵可能在于如何使物體變得清潔，尤其是類似于肥皂的工作原理在這個過程中發(fā)揮的作用。
（圖片來源：布朗大學(xué)）
 
       以洗手為例。人們用肥皂洗手時會形成一種膠束結(jié)構(gòu)，這些膠束可以將油脂和污垢包裹起來，從而使其更容易被水沖洗掉。在這項新研究中，該團隊發(fā)現(xiàn)在設(shè)計新型局部高濃度電解質(zhì)（localized high-concentration electrolyte）時也出現(xiàn)了類似的過程。這種電解質(zhì)已成為開發(fā)更持久鋰電池的富有前景的物質(zhì)之一。研究人員表示，對于這一過程如何運作的全新認識，有望完全打開這一新興技術(shù)領(lǐng)域的大門。
 
       布朗大學(xué)工程學(xué)院Yue Qi教授表示：“總體而言，研究人員希望改善并提高電池的能量密度，也就是電池每次循環(huán)能儲存的能量，以及電池的持續(xù)循環(huán)次數(shù)。為了做到這一點，需要更換傳統(tǒng)電池內(nèi)部的材料，從而實現(xiàn)儲能更高的長壽命電池。想想可以為一部手機供電一周或更長時間的電池，或者能夠續(xù)航500英里的電動汽車。”
 
       現(xiàn)在，研究人員日益關(guān)注由鋰金屬制成的電池，因其儲能能力比鋰離子電池高得多。在鋰離子電池中，電解質(zhì)支持電荷在電池的兩端之間通過，從而引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)將存儲的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。但是，這種傳統(tǒng)電解質(zhì)由溶解在液體溶劑中的低濃度鹽制成，在金屬電池中無法有效地發(fā)揮作用。
 
       因此，愛達荷國家實驗室和太平洋西北部國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）的研究人員設(shè)計了局部高濃度電解質(zhì)來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。這種電解質(zhì)通過混合溶劑中的高濃度鹽與稀釋劑液體而制成，具有更好的流動性，可以維持電池功率。目前，這種新型電解質(zhì)已在實驗室測試中顯示出富有前景的結(jié)果，但其工作原理和原因尚未完全明了，從而限制其有效性以及下一步開發(fā)。這就是新研究要幫助解決的問題。
 
       橡樹嶺國家實驗室高級研究人員Bin Li表示：“這項研究提供了統(tǒng)一的理論來解釋為什么這種電解質(zhì)效果更好，關(guān)鍵性發(fā)現(xiàn)在于這種電解質(zhì)內(nèi)可以形成膠束狀結(jié)構(gòu)，如同肥皂一樣。通過觀察可以看出，溶劑與稀釋劑和鹽結(jié)合在一起，可以發(fā)揮肥皂或表面活性劑的作用，從而將其自身包裹在膠束中心的較高濃度的鹽周圍。”
 
       在此基礎(chǔ)上，研究人員可以分析實現(xiàn)電池最佳反應(yīng)所需的比例和濃度，從而幫助解決設(shè)計這種電解質(zhì)的主要問題之一，即找到三種成分的適當(dāng)平衡點。事實上，這項研究具有指導(dǎo)性作用，有助于使局部高濃度電解質(zhì)發(fā)揮作用，甚至可以提高其效力。
 
       愛達荷國家實驗室的研究人員將這一理論付諸實踐，結(jié)果發(fā)現(xiàn)到目前為止這一理論是成立的，并且有助于延長鋰金屬電池的壽命。但是，該團隊認為在解決高密度電池的電解質(zhì)設(shè)計瓶頸方面仍需進行深入探索。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池 布朗大學(xué)
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