科學(xué)家發(fā)現電動(dòng)汽車(chē)鋰電池替代品

伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校(University of Illinois at Chicago，UIC)研究人員對電動(dòng)汽車(chē)電池的研究又邁出一步，該團隊以鎂離子打造的電動(dòng)汽車(chē)電池，也許能跑贏(yíng)鋰離子電池電動(dòng)汽車(chē)。該研究小組透過(guò)帶正二價(jià)的鎂離子，每一個(gè)離子攜帶一個(gè)正電荷，并在電池狀的化學(xué)反應中，使用類(lèi)似現今許多設備架構上的電極，以進(jìn)一步取代鋰離子。

 

“由于鎂是攜帶兩個(gè)正電荷的離子，因此每次我們使用鎂離子作為電池材料，將可觸動(dòng)兩倍的電子。”學(xué)術(shù)界化學(xué)首席研究人員、UIC助理教授Jordi Cabana表示，“我們希望，這項工作可為高電壓、高能量電池開(kāi)啟一個(gè)可靠的設計路徑。”

 

該研究是美國阿貢國家實(shí)驗室(Argonne National Laboratory )主導的能源創(chuàng )新中心(Energy Innovation Hub )的一個(gè)部門(mén)-- Joint Center能源存儲研究(Joint Center for Energy Storage Research) 部的一部分，該研究的目的是實(shí)現電池性能的革|命性進(jìn)展，且研究結果已發(fā)表在先進(jìn)材料(Advanced Materials)刊物上。

 

每個(gè)電池由一個(gè)正、負電極和電解質(zhì)組成，其中電極互換通常是正電荷的電子和離子，僅是電絕緣體的離子流經(jīng)電解質(zhì)，以便迫使電子流過(guò)外部電路，進(jìn)一步供電到車(chē)輛或設備。

 

對電池再充電時(shí)，電極的互換是可逆的，然而在此逆過(guò)程中的化學(xué)反應并不完全有效，這限制了電池還可被再充電的次數。

 

 

鎂離子電池研究已有進(jìn)展
 

 

“若你可以做到越多次數電極互換的來(lái)回，你就能為電池充電更多次，且還可在充電過(guò)程中使用電池。”Cabana進(jìn)一步解說(shuō)，“在我們的研究案例中，我們希望有最大的電子數量，以便移動(dòng)離子，因為當離子進(jìn)入或離開(kāi)時(shí)，會(huì )扭曲電極材料的結構，然越多結構被扭曲，就有越大量的能量會(huì )消耗在搬回離子，如此一來(lái)，就會(huì )變得更難對電池充電。”

 

“就像一個(gè)機械停車(chē)塔，只能提供一定的空間供汽車(chē)停放，”Cabana解釋?zhuān)?ldquo;但是，你還是可和其他人一樣把車(chē)停在每個(gè)空間，卻無(wú)需扭曲停車(chē)塔的結構。”

 

“經(jīng)研究證實(shí)，鎂可逆插入電極材料的結構中，此一結果讓我們更進(jìn)一步接近鎂離子電池原型。”Cabana指出。

 

Cabana并總結，“我們的研究成果仍不是一個(gè)真正的鎂離子電池，只是其中的一部分，但你會(huì )在日后完成的設備中發(fā)現相同的反應。”