Литиевая батарея вот-вот вступит в новую эру

Многие люди не совсем понимают, что такое литиевая батарея, которая широко используется в ноутбуках, электромобилях и мобильных телефонах. Раньше литиевые батареи долгое время сталкивались с проблемой длительного времени зарядки и короткого срока службы. Однако это узкое место было недавно устранено исследовательской группой в Сингапуре, и в результате наступает новая эра литиевых батарей.

Новый аккумулятор с быстрой зарядкой может заряжаться на 70% за 2 минуты и имеет срок службы до 20 лет, что в 10 раз превышает текущий срок службы аккумулятора.

Литиевая батарея в основном состоит из материала положительного электрода (такого как оксид литий-кобальта), электролита и материала отрицательного электрода (такого как графит). При зарядке ионы лития извлекаются из кристаллической решетки оксида лития-кобальта материала положительного электрода и внедряются в слоистый графит после прохождения через электролит; при разрядке ионы лития извлекаются из решетки слоистого графита и внедряются в электролит через оксид лития-кобальта электролита.

Во время зарядки и разрядки батареи ионы лития переносятся туда и обратно между положительным электродом и отрицательным электродом, поэтому литиевая батарея также называется «батареей кресла-качалки». В последние годы ученые разработали новый тип литиевой батареи, особенно литий-серную батарею большой емкости, литий-кислородную батарею и нанокремниевую батарею. Однако из-за сложного процесса синтеза, высокой стоимости, короткого срока службы и т. Д. Многие результаты не дали результатов. Станьте популярными.

Традиционная литий-ионная батарея не может быть быстро заряжена, что в основном ограничивается характеристиками безопасности графитового электрода, а батарея образует твердую электролитную мембрану на поверхности электрода, которая блокирует «ступеньку» ионов лития, тем самым замедляя вниз скорость транспортировки иона лития. Нововведение недавно изобретенной новой литиевой батареи состоит в том, что в ней в качестве отрицательного элемента батареи используется сверхдлинный гель нанотрубок из диоксида титана вместо обычного графитового материала. Этот новый материал не образует электролитную мембрану, и ионы лития могут быстро внедряться для достижения эффекта быстрой зарядки.

В то же время, благодаря особой структуре одномерного наногеля диоксида титана, новый аккумулятор совершает прорыв в сроке службы, а количество циклов может достигать десятков тысяч раз. Если брать заряд один раз в сутки, то можно пользоваться более 20 лет. Кроме того, диоксид титана (широко известный как диоксид титана), используемый в этом исследовании, имеет низкую стоимость и прост в обработке, имеет хорошую воспроизводимость батареи, высокую надежность и может быть легко интегрирован с существующими процессами, а перспективы его промышленного применения очень радужны. .

Литиевые батареи появились в 1970-х годах. В 1991 году Sony выпустила свою первую коммерческую литиевую батарею, которая с тех пор произвела революцию в потребительской электронике. Несмотря на все более широкое использование литиевых батарей, их долговечность и срок службы не были существенно нарушены, что также сдерживало быстрое развитие электромобилей и других отраслей промышленности.

Этот новый технологический прорыв окажет большое влияние на многие области. Что касается мобильных устройств, новые батареи могут избежать «принудительного уничтожения» некоторых электронных устройств; область электромобилей также значительно выиграет, не только время зарядки может быть сокращено до нескольких минут, и пользователю не нужно часто заменять дорогой аккумулятор (стоимостью около 10000 долларов США), что дает преимущества для дальнейшая популяризация электромобилей.

Однако узкое место, с которым сталкиваются современные разработки литиевых батарей, заключается в том, что если вы хотите увеличить емкость, необходимо пожертвовать скоростью зарядки и сроком службы, а также трудно поддерживать высокую емкость за счет увеличения скорости зарядки. В будущем замена батарей, с одной стороны, должна улучшить показатели безопасности, такие как исследование твердых полутвердых электролитов. С другой стороны, необходимо ускорить исследования и разработку анодных материалов большой емкости, чтобы реализовать прорыв в плотности энергии литиевых батарей.

Страница содержит содержимое машинного перевода.