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由碳纳米管和石英纤维制成的新型过滤器能去除水中的有毒重金属
2017/8/8 17:05:41

    莱斯大学的设计团队将锂保存在一种独特的阳极中,该阳极采用了新工艺,由石墨烯(graphene)与碳纳米管(carbon nanotubes)混合制成。该材料首创于2012年,其本质是一款3D碳表面,可为锂提供足够的存储空间。理论上,该阳极本身已达到锂金属的最大存储空间,可防止树突等有害积聚物的形成。

据研究人员透露,树突等锂离子积聚物将渗入电池的电解质。若树突造成阳极与阴极接触,将导致短路,电池降可能因此而报废。更有甚者,该电池将因此而起火或爆炸。


盖世汽车讯 据外媒报道,美国莱斯大学(Rice University)解决了电池树突(dendrite)难题,该研究难题长期困扰着电池研究人员,该大学研发的锂金属电池的电容量是商用锂离子电池的三倍。

莱斯大学的设计团队将锂保存在一种独特的阳极中,该阳极采用了新工艺,由石墨烯(graphene)与碳纳米管(carbon nanotubes)混合制成。该材料首创于2012年,其本质是一款3D碳表面,可为锂提供足够的存储空间。理论上,该阳极本身已达到锂金属的最大存储空间,可防止树突等有害积聚物的形成。

据研究人员透露,树突等锂离子积聚物将渗入电池的电解质。若树突造成阳极与阴极接触,将导致短路,电池降可能因此而报废。更有甚者,该电池将因此而起火或爆炸。

莱斯大学的化学家James Tour负责主导该研究项目,据他发现,当新电池充电后,锂金属表面将覆有一层均匀的碳混合物(highly conductive carbon hybrid),该物质导电性强,碳纳米管与石墨烯表面紧密粘合。据美国化学学会期刊《美国化学学会纳米技术(ACS Nano)》报道,出于安全性及电量考虑,该类混合物已替代了商用锂电池中的石墨阳极。

Tour表示,新款阳极的碳纳米管簇(nanotube forest)密度低,表面积大,有足够的空间来安置电池充放电时游动的锂离子颗粒。锂金属分布均匀,电解质内带电锂离子将扩散开来,抑制树突的增生。

他表示,尽管电池样品的电量因阴极而受限,其阳极材料的锂离子储能已达到3351毫安/克,已接近其最大理论值,是锂离子电池的锂离子储能的10倍。由于碳纳米管毯绒(nanotube carpet)密度低,其锂离子涂层将分布在基材上,确保空间利用率最大。

为测试该阳极,莱斯大学实验室采用硫基阴极及电解质,打造了全套电池。据称,该硫基阴极在充放电500多次后,其容量保持率高达80%左右。该团队采用了电子显微镜观察了阳极的影像,该电极经多次测试后,其表面并无树突或毯绒结构,阳极表面依然平滑。用裸眼观察时,发现电池近四分之一的位置出现颜色发暗的情况,该处的锂金属已耗尽,被银所占据。

Tour表示:“许多人做电池研究,仅仅专注于阳极,因为针对整个电池的研究难度更大。我们为此研发了一项配套的硫基阴极技术,与第一代超高容量的锂金属阳极相配套。目前,研究团队正在重新生产这类电池、阴极及阳极,用于中试试验(pilot scale),上述材料正在测试中。”

莱斯大学的化学家James Tour负责主导该研究项目,据他发现,当新电池充电后,锂金属表面将覆有一层均匀的碳混合物(highly conductive carbon hybrid),该物质导电性强,碳纳米管与石墨烯表面紧密粘合。据美国化学学会期刊《美国化学学会纳米技术(ACS Nano)》报道,出于安全性及电量考虑,该类混合物已替代了商用锂电池中的石墨阳极。

Tour表示,新款阳极的碳纳米管簇(nanotube forest)密度低,表面积大,有足够的空间来安置电池充放电时游动的锂离子颗粒。锂金属分布均匀,电解质内带电锂离子将扩散开来,抑制树突的增生。

他表示,尽管电池样品的电量因阴极而受限,其阳极材料的锂离子储能已达到3351毫安/克,已接近其最大理论值,是锂离子电池的锂离子储能的10倍。由于碳纳米管毯绒(nanotube carpet)密度低,其锂离子涂层将分布在基材上,确保空间利用率最大。

为测试该阳极,莱斯大学实验室采用硫基阴极及电解质,打造了全套电池。据称,该硫基阴极在充放电500多次后,其容量保持率高达80%左右。该团队采用了电子显微镜观察了阳极的影像,该电极经多次测试后,其表面并无树突或毯绒结构,阳极表面依然平滑。用裸眼观察时,发现电池近四分之一的位置出现颜色发暗的情况,该处的锂金属已耗尽,被银所占据。

Tour表示:“许多人做电池研究,仅仅专注于阳极,因为针对整个电池的研究难度更大。我们为此研发了一项配套的硫基阴极技术,与第一代超高容量的锂金属阳极相配套。目前,研究团队正在重新生产这类电池、阴极及阳极,用于中试试验(pilot scale),上述材料正在测试中。”

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