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KIST科学家研发的新型电池材料可将容量提升多少?
近年来,电动汽车电池已取得了很大的进步,但是其储能能力有限,因此许多人仍未放弃使用汽油的汽车。不过,这种情况可能会发生改变,因为科学家已经开发出一种新的阳极材料,据称可将容量提高四倍之多。
电池包含两个电极-阳极和阴极-离子在电解质之间传播。除其他事项外,电池的容量受能够在阳极中累积的电子数量的影响。
通常,那些阳极由石墨制成。根据韩国科学技术研究院(KIST)的科学家的说法,硅的储能能力是石墨的10倍,但硅作为阳极材料有一个主要缺点-硅在充电/放电过程中会膨胀,导致其表面破裂,其能力因此急剧下降。尽管已经尝试生产稳定的硅阳极,但是所涉及技术的成本和复杂性通常使它们在商业上不可行。
而KIST的新技术则有所不同。Hun-Gi Jung博士及其同事首先将红薯衍生的淀粉溶解在水中,将硅溶解于玉米衍生的油中,然后将两种溶液混合并加热。结果是形成了碳-硅复合材料,其中微小的碳球阻止了硅溶胀。据悉,当测试时,发现由复合材料制成的阳极的存储容量是类似石墨阳极的四倍,但在500次充电/放电循环中它们仍保持稳定。此外,利用新阳极的电池可在短短五分钟内充满电至其全部容量的80%。
Jung表示:“我们采用的简单方法以及我们开发的具有优异性能的复合材料极有可能被商业化并批量生产。 该复合材料可应用于电动汽车和储能系统的锂离子电池。”
科学家在最近发表于《纳米快报》杂志上的一篇论文中描述了该研究。
新能源汽车电池回收难题如何解决?
电气化交通是解决迫在眉睫的气候危机的关键之一。道路上的电动汽车越来越多、耗油的汽车越来越少,司机燃烧的化石燃料也就越来越少、排放到大气中的温室气体也越来越少。但随着电动汽车越来越受欢迎,它们也带来了另一个环境挑战,即一旦它们离开道路,该如何处理它们的电池。
资料图
根据今天发表在《自然》上的一篇新论文,这些电池开始堆积成了一个问题。人们将不得不需要回收许多电池,但从电动汽车回收回来的锂离子电池中获取有用的材料仍非常繁琐且危险。***的是,这并不代表没有希望。这篇论文的作者表示,制度上的改变--比如在设计电池时考虑到回收利用以及使用机器人自动拆卸--可能会重塑电池的回收利用。反过来,这些改进可以通过使用旧电池来提供制造新电池所需的材料从而使电动汽车更加环保。
2017年,全球电动汽车销量超100万辆。该研究的作者估计,仅这些汽车最终就会产生25万吨的废弃电池组。如果它们最终都被扔进了垃圾填埋那么它们将面临被称为“热逃逸”的风险,这基本上是电池中的化学反应,它会导致电池升温并可能达到燃烧或爆炸的程度。
但垃圾填埋场爆炸并不是避免丢弃旧电池的唯一理由。事实上,当它们在被从车里拿出来后很长一段时间内都是有用的。就像人们使用手机一样,随着时间的推移可能会因为电池无法长时间充电的问题而选择更换电池或购买新手机。据了解,当崭新电池使用过后可以保持和放电高达80%的电力,这就引出了一些关于如何处理首批上市的电动汽车电池的聪明解决方案。今年,丰田就推出了一项***,它将旧电动汽车的电池跟太阳能电池板配对,然后一同为日本的7- 11便利店供电。由于重新利用这些电池可以赚钱,所以找到二次利用的应用已经超过了回收的努力。
这项研究的联合作者、阿贡国家实验室系统分析师Linda Gaines指出:“如果你让它有利可图,那么人们就会去做。然而现在,由于没有系统、没有(回收电动汽车电池)基础设施所以真的没有什么明显的迹象显示这是有利可图的业务。”
对此,Gaines及其合著者们看到了一个正在出现的机会,即利用旧电池材料来满足对新型汽车电池的需求。电动汽车的锂电池是用钴制造的,钴是一种主要在刚果开***的矿物。但由于该地区对钴的需求不断增长已经导致有人指控称开***钴会造成童工和其他社会和环境问题。因此,来自伯明翰大学的研究员、这项研究的主要作者G***in Harper认为,在某些情况下,回收电池并将这些有价值的材料重新利用到新制造业中比重复使用电池更有意义。“将钴从电池中取出,并在早期将其制成新电池是否更好?”他问道。
不过为了能将电池回收到日益增长的电动汽车市场所需要的规模,该行业将需要解决一些关键的挑战:首先,现在的电池不是为便于拆卸而设计的,这意味着未来的电池设计最好能***用同一种标准且易于拆卸;然后是使用机器人拆卸电池,这样既能解决人类工人在这过程当中面临的危险而且还能加快速度。
两位作者***开始对他们提出的解决方案进行试验,不过目前机器人拆解电池的装配线仍需数年时间。
到此,以上就是小编对于电动汽车电池论文的问题就介绍到这了,希望介绍关于电动汽车电池论文的2点解答对大家有用。
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