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最新電池技術(shù)之三維電極是什么?

傳統(tǒng)的電池技術(shù)中電池內(nèi)有三個(gè)元件:分別位于電池兩端的陰極和陽極以及作為橋梁的電解液,而最新電池技術(shù)的突破重要在于在微尺度上將電池的陽極和陰極整合在了一起。據(jù)英國廣播公司(BBC)近日?qǐng)?bào)道,美國科學(xué)家制造出一種擁有三維電極的新式微電池模型,與目前的商用電池相比,同樣功能的新電池僅為其十分之一,而再充電速度則為其1000倍。

最新電池技術(shù)之三維電極

三維電極有兩種形式,一種是在二維電極之間填充均勻混合的導(dǎo)電顆粒和絕緣顆粒,當(dāng)外加電壓足夠高時(shí),使導(dǎo)電顆粒沿電場線方向兩端的電位超過陰極和陽極反應(yīng)的可逆電勢時(shí),導(dǎo)電顆粒表面帶電,稱為新的一極。第二種是將電極結(jié)構(gòu)做成三維結(jié)構(gòu),就是立體結(jié)構(gòu)。

三維電極法是在二維平面電極的基礎(chǔ)上開發(fā)研制的,與其它處理方法相比,該方法具有以下特點(diǎn):

1、 與傳統(tǒng)的二維平面電極相比,三維電極能夠增加電解槽的面體比,且因填充粒子間距小而增大物質(zhì)的傳質(zhì)速度,提高電流效率和處理效果

2、 三維電極反應(yīng)器設(shè)備相對(duì)較為簡單、緊湊,占地面積少,粒子電極長時(shí)間不需再生處理,操作費(fèi)用低,易于控制,便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化;

3、 處理時(shí)不需添加化學(xué)藥品,后處理簡單,無二次污染,被稱為“環(huán)境友好型處理技術(shù)”;

最新電池技術(shù)之三維電極是首先制造出一個(gè)由細(xì)小的聚苯乙烯球組成的網(wǎng)格;接著用金屬填滿球內(nèi)外;再將球溶解,留下一個(gè)三維的金屬支架,并在該金屬支架上添加了一個(gè)鎳錫合金陽極和氫氧化錳礦物質(zhì)陰極;最后,將該裝置依附到一塊玻璃的表面,并將玻璃表面沒入300攝氏度的液體(作為電解質(zhì))中。

最新電池技術(shù)之三維電極的陰極和陽極距離非常近,使得位于電池兩極用來發(fā)生反應(yīng)的離子和電子不要行進(jìn)很遠(yuǎn),因此能更快出現(xiàn)能量。而且,最新技術(shù)可以擴(kuò)展,可以將電池做得比較大。

雖然說最新電池技術(shù)之三維電極有很多的優(yōu)勢,但是安全問題或許會(huì)成為其市場化的絆腳石。

最新電池技術(shù)之三維電極的難題挑戰(zhàn)在于制造出一個(gè)足夠穩(wěn)固的微電池陣列,通過一個(gè)成本低廉且可不斷擴(kuò)大的過程,使整個(gè)電池陣列不出現(xiàn)一次短路。最新研究證明了最新電池技術(shù)之三維電極可以獲得很高的能量密度,但問題在于如何擴(kuò)大規(guī)模以便進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),同時(shí)找到更簡單的制造方法并解決安全問題。目前并不了解這種微電池是否容易自燃,鈷酸鋰離子電池就存在這一問題。

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