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2020-06-15 20:28 |
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“中空”的銻晶體
據(jù)外媒《自然-納米技術(shù)》雜志報(bào)道稱(chēng)，來(lái)自佐治亞理工學(xué)院、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一種材料——銻晶體，可使鋰離子電池在不犧牲電池壽命的情況下，擁有更多的能量。它在充放電循環(huán)過(guò)程中會(huì)自發(fā)地、可逆地中空，這一備受期待的特性可以在不影響安全的前提下促進(jìn)更大的能量密度。 1muB*
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據(jù)介紹，鋰離子電池通過(guò)在兩個(gè)電極（負(fù)電的陰極和正電的陽(yáng)極）之間來(lái)回傳輸離子來(lái)產(chǎn)生電力。但在目前的狀態(tài)下，它們已經(jīng)到了極限，即增加鋰離子流動(dòng)的努力因陽(yáng)極材料的老化而受阻，陽(yáng)極材料在充電和放電過(guò)程中會(huì)膨脹和收縮，導(dǎo)致更大的壓力，從而降低電池的壽命。 jcNY W_G
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現(xiàn)在，科學(xué)家從直徑是人類(lèi)頭發(fā)直徑的千分之一的微小顆粒中看到了一個(gè)解決方案。由于納米材料銻晶體中空的空隙可以適應(yīng)電池充放電時(shí)的體積變化，同時(shí)提供穩(wěn)定的外表面，從而提高循環(huán)能力。 <C0~7]XO
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“有意地對(duì)中空納米材料進(jìn)行工程化已經(jīng)有一段時(shí)間了，這是一種很有前途的方法，可以提高高能量密度電池的壽命和穩(wěn)定性，”佐治亞理工學(xué)院的研究員Matthew McDowell表示，“問(wèn)題一直是，以商業(yè)應(yīng)用所需的大尺度直接合成這些中空納米結(jié)構(gòu)是具有挑戰(zhàn)性的，而且成本很高。我們的發(fā)現(xiàn)可以提供一種更簡(jiǎn)單、精簡(jiǎn)的過(guò)程，以類(lèi)似于有意設(shè)計(jì)的中空結(jié)構(gòu)的方式改善性能�！� 3=( Gb
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而使用高分辨率電子顯微鏡觀察小型測(cè)試電池中的納米顆粒，證實(shí)了這種中空行為，并且發(fā)現(xiàn)只有在直徑小于30納米左右的顆粒中才會(huì)出現(xiàn)。它的工作原理是通過(guò)彈性氧化層，使材料在離子流入陽(yáng)極時(shí)膨脹，但在離子被移除時(shí)產(chǎn)生空隙，而不是導(dǎo)致典型的收縮行為。 ]mEY/)~7
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“當(dāng)我們第一次觀察到獨(dú)特的中空行為時(shí)，這是非常令人興奮的，我們當(dāng)下就知道這可能對(duì)電池性能有重要的影響�！盡cDowell感嘆道。
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