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解决电池瓶颈的方法

时间：2022-02-08 18:16:33 来源：

可充电锂离子电池有一个很大的问题，研究人员要花费大量时间：它们的阴极。现在，来自马里兰大学，布鲁克海文国家实验室和美国陆军研究实验室的团队声称在解决问题上取得了突破。

与阳极不同，阴极的容量往往非常有限。正如这项新研究的主要作者之一所说：“阴极材料一直是进一步提高锂离子电池能量密度的瓶颈。”因此，研究小组着手使用一种不太可能的材料：铁来提高阴极的能量密度。

他们使用了一种新型的三氟化铁，这种三价铁价格便宜，易于获得并且对环境无害。更重要的是，三氟化铁在电池放电和充电时可以转移一个以上的电子，这从理论上讲使这种电池比同类电池更有效。

但是，三氟化铁并没有在电池中拥有良好的记录：它的能源效率低，反应速度慢，并且还伴随着副反应，损害了所用电池的可充电性。

为了解决这些挑战并使三氟化铁切实可用，他们向与之合作的阴极棒中添加了氧和钴原子。在添加它们之前，电池通过在阴极中将锂离子转化为铁和氟化锂来工作。然而，逆反应是不可能的。加入钴和氧原子后，反应变为可逆的。

此后，团队做了很多测量和分析工作，以确认他们确实解决了熨斗电池问题。似乎他们有，但是此解决方案的适用性尚未确定。如果三氟化铁电池成为大众，它们可以加速采用电网规模的储能装置-迫切需要这些装置来消除太阳能和风能的第一个问题：它们的间歇性。

但是，电池技术已经取得了许多突破，很难选出最有可能成为主流的电池。许多科学家正在寻找可用于锂离子电池的更便宜，更高效的材料，而许多科学家实际上正在寻找锂离子技术的替代品。

澳大利亚研究人员最近宣布了一种仅与水和碳一起使用的电池，将水分解成其组成元素，在充电阶段氢与碳电极结合。放电使反应逆转，氢离开碳阴极与氧结合并变成水。

电池领域的另一项最新公告也涉及水解，但添加了锰以促进反应。该电池背后的研究人员说，它的能量密度非常高，为140 Wh / kg，经久耐用，具有10,000次充放电循环的生命周期，并且易于扩展，非常适合太阳能和风电场的储能系统。

目前，电池开发绝对是一个热门领域，人们对电动汽车和可再生能源寄予厚望。然而，大多数突破仅在实验室中发生。我们尚需时日，才能确定哪些电池有望真正兑现承诺。


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