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由碳納米管和石英纖維制成的新型過濾器能去除水中的有毒重金屬
2017/8/8 17:05:41

    萊斯大學的設計團隊將鋰保存在一種獨特的陽極中,該陽極采用了新工藝,由石墨烯(graphene)與碳納米管(carbon nanotubes)混合制成。該材料首創于2012年,其本質是一款3D碳表面,可為鋰提供足夠的存儲空間。理論上,該陽極本身已達到鋰金屬的最大存儲空間,可防止樹突等有害積聚物的形成。

據研究人員透露,樹突等鋰離子積聚物將滲入電池的電解質。若樹突造成陽極與陰極接觸,將導致短路,電池降可能因此而報廢。更有甚者,該電池將因此而起火或爆炸。


蓋世汽車訊 據外媒報道,美國萊斯大學(Rice University)解決了電池樹突(dendrite)難題,該研究難題長期困擾著電池研究人員,該大學研發的鋰金屬電池的電容量是商用鋰離子電池的三倍。

萊斯大學的設計團隊將鋰保存在一種獨特的陽極中,該陽極采用了新工藝,由石墨烯(graphene)與碳納米管(carbon nanotubes)混合制成。該材料首創于2012年,其本質是一款3D碳表面,可為鋰提供足夠的存儲空間。理論上,該陽極本身已達到鋰金屬的最大存儲空間,可防止樹突等有害積聚物的形成。

據研究人員透露,樹突等鋰離子積聚物將滲入電池的電解質。若樹突造成陽極與陰極接觸,將導致短路,電池降可能因此而報廢。更有甚者,該電池將因此而起火或爆炸。

萊斯大學的化學家James Tour負責主導該研究項目,據他發現,當新電池充電后,鋰金屬表面將覆有一層均勻的碳混合物(highly conductive carbon hybrid),該物質導電性強,碳納米管與石墨烯表面緊密粘合。據美國化學學會期刊《美國化學學會納米技術(ACS Nano)》報道,出于安全性及電量考慮,該類混合物已替代了商用鋰電池中的石墨陽極。

Tour表示,新款陽極的碳納米管簇(nanotube forest)密度低,表面積大,有足夠的空間來安置電池充放電時游動的鋰離子顆粒。鋰金屬分布均勻,電解質內帶電鋰離子將擴散開來,抑制樹突的增生。

他表示,盡管電池樣品的電量因陰極而受限,其陽極材料的鋰離子儲能已達到3351毫安/克,已接近其最大理論值,是鋰離子電池的鋰離子儲能的10倍。由于碳納米管毯絨(nanotube carpet)密度低,其鋰離子涂層將分布在基材上,確保空間利用率最大。

為測試該陽極,萊斯大學實驗室采用硫基陰極及電解質,打造了全套電池。據稱,該硫基陰極在充放電500多次后,其容量保持率高達80%左右。該團隊采用了電子顯微鏡觀察了陽極的影像,該電極經多次測試后,其表面并無樹突或毯絨結構,陽極表面依然平滑。用裸眼觀察時,發現電池近四分之一的位置出現顏色發暗的情況,該處的鋰金屬已耗盡,被銀所占據。

Tour表示:“許多人做電池研究,僅僅專注于陽極,因為針對整個電池的研究難度更大。我們為此研發了一項配套的硫基陰極技術,與第一代超高容量的鋰金屬陽極相配套。目前,研究團隊正在重新生產這類電池、陰極及陽極,用于中試試驗(pilot scale),上述材料正在測試中。”

萊斯大學的化學家James Tour負責主導該研究項目,據他發現,當新電池充電后,鋰金屬表面將覆有一層均勻的碳混合物(highly conductive carbon hybrid),該物質導電性強,碳納米管與石墨烯表面緊密粘合。據美國化學學會期刊《美國化學學會納米技術(ACS Nano)》報道,出于安全性及電量考慮,該類混合物已替代了商用鋰電池中的石墨陽極。

Tour表示,新款陽極的碳納米管簇(nanotube forest)密度低,表面積大,有足夠的空間來安置電池充放電時游動的鋰離子顆粒。鋰金屬分布均勻,電解質內帶電鋰離子將擴散開來,抑制樹突的增生。

他表示,盡管電池樣品的電量因陰極而受限,其陽極材料的鋰離子儲能已達到3351毫安/克,已接近其最大理論值,是鋰離子電池的鋰離子儲能的10倍。由于碳納米管毯絨(nanotube carpet)密度低,其鋰離子涂層將分布在基材上,確保空間利用率最大。

為測試該陽極,萊斯大學實驗室采用硫基陰極及電解質,打造了全套電池。據稱,該硫基陰極在充放電500多次后,其容量保持率高達80%左右。該團隊采用了電子顯微鏡觀察了陽極的影像,該電極經多次測試后,其表面并無樹突或毯絨結構,陽極表面依然平滑。用裸眼觀察時,發現電池近四分之一的位置出現顏色發暗的情況,該處的鋰金屬已耗盡,被銀所占據。

Tour表示:“許多人做電池研究,僅僅專注于陽極,因為針對整個電池的研究難度更大。我們為此研發了一項配套的硫基陰極技術,與第一代超高容量的鋰金屬陽極相配套。目前,研究團隊正在重新生產這類電池、陰極及陽極,用于中試試驗(pilot scale),上述材料正在測試中。”

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