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什么是無毒電池

據(jù)外媒報道,倫敦帝國理工學(xué)院(ImperialCollegeLondon)物理和化學(xué)系的研究人員使用經(jīng)過特殊設(shè)計的塑料薄膜和簡單的鹽水,研發(fā)出新型電池原型。該款新型電池原型的設(shè)計原理(在電池充電時,能夠改變顏色)也能應(yīng)用于現(xiàn)有的電池技術(shù)上,為儲能、生物傳感和智能變色材料創(chuàng)造新設(shè)備。

目前使用最廣泛的電池是鋰離子電池,此種電池容量相對較高(可以存儲大量電荷),但是不能快速充電或放電。此外,還具備有機(jī)電解質(zhì)和其他危險易燃材料,因而需要小心處理和放置。

與傳統(tǒng)鋰離子電池相比,該款電池原型存儲的電荷更少,但是其可在幾秒鐘內(nèi)充放電。該款電池由聚合物制成(構(gòu)成塑料的長分子鏈),此種材料有一個額外的好處,可在電池充電時改變顏色,讓用戶輕易讀取電池的充電狀態(tài)。

該電池原型可提高現(xiàn)有電池的充電速度,降低現(xiàn)有電池的毒性,或者為制造出全新類型的電池鋪平道路。

可回收電池

參與該項研究的聯(lián)合首席作者AlexanderGiovannitti博士表示:“我們創(chuàng)建電池原型所使用的材料能以較低成本制造,結(jié)合使用無毒且不易燃的水基電解質(zhì),可能為研發(fā)出可回收電池開辟一條可行途徑。”充電速度快,但是容量較低的電池可應(yīng)用于一系列應(yīng)用中,此類應(yīng)用中的能量需要快速更換,但是電池可能并不小,例如汽車制動產(chǎn)生的能量可稍后用于讓汽車加速。

從更大的范圍上來看,當(dāng)太陽能或風(fēng)能等可再生能源作為國家或地方電網(wǎng)的一部分供人使用時,只能間歇性地提供能源。但是,一個能夠快速存儲能量的電池系統(tǒng),就可以在需要時將電力傳送回電網(wǎng),對于保持電網(wǎng)穩(wěn)定供應(yīng)很有價值。

該研究團(tuán)隊表示,還需要繼續(xù)研究,讓該電池原型適應(yīng)上述應(yīng)用領(lǐng)域,但是其設(shè)計原理可能適用于正在研發(fā)的各種儲能設(shè)備。

新材料的設(shè)計

此前,聚合物材料作為柔性添加劑或是分離正極和負(fù)極的電解質(zhì),已經(jīng)成功應(yīng)用于電池中。但事實證明,該材料用作活性材料,供在水中進(jìn)行操作的電池電極使用時非常具有挑戰(zhàn)性。

此次取得突破源自于聚合物材料的設(shè)計,此類材料能從鹽水中吸收或釋放正離子或負(fù)離子,而且速度快且可逆,并且不會產(chǎn)生降解。當(dāng)設(shè)備進(jìn)行充電時,此類離子就會被吸引到帶相反電荷的電極上。

水基電池?zé)o毒,是非常理想的電池,但是此類電池很難讓水中的離子與電極進(jìn)行可逆交換。研究小組設(shè)計了側(cè)鏈,連接到導(dǎo)電聚合物的“主干網(wǎng)”上,從而解決了該問題。通過在側(cè)鏈上使用極性材料,研究人員研發(fā)出高親水性的電極。

根據(jù)該原理,研究人員能夠制造出正負(fù)電極,從而能夠從水中吸收正負(fù)離子,因此研究人員獲取了制造電池的材料。由于聚合物的主干網(wǎng)已經(jīng)是柔性的,在電池充放電時可以膨脹和收縮,因此就不再需要添加劑了。

聯(lián)合首席作者DavideMoia博士表示:“使用鹽水?dāng)[脫了毒性和易燃性的擔(dān)憂,但是與其他有機(jī)電解質(zhì)相比,此類水基電解質(zhì)并不容易使用,因為其會限制設(shè)備的充放電量?!?/p>

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