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电池供电电网

经过麦克•坎贝尔- 2011年6月8日16:50:1格林尼治时间
电池供电电网

目前的趋势是所谓的“绿色”电力,这种电力依赖于瞬态能源,如风能和太阳能,理想情况下需要一个有效的机制来存储一旦产生的电力。从这些来源产生的能量可以用来给电池充电,然后在需求高的时候使用。

传统的锂离子充电电池过于昂贵,无法满足这一挑战,而目前仅次于最佳的替代品钠硫电池的运行温度为300°C,这使得它们不适合远程使用,尽管它们相当便宜。

美国能源部的研究人员在中国的武汉大学访问科学家们在中国的环境温度下进行了探访。

该团队将锂电池的概念与纳米技术结合起来实现了他们的目标。锂的大小大约是钠原子的三分之一,在电荷的影响下,它足够小,可以通过金属氧化物(锰氧化物)电极中的孔洞移动,使该设备能够存储和传递电能。

具有钠电池的绊脚石是由更大的钠原子引起的尺寸限制。而不是使用常规氧化锰,该团队使用纳米技术来制造结构内的孔。这是通过掺入两种不同的金属氧化物的各种异形偶联物具有八面体结构和另一个金字塔形式来完成的。该团队预测,材料应该生产“S”形隧道和五面隧道,通过该隧道,钠离子能够迁移。

该材料在450到900℃的温度范围内加热,然后研究其性能。他们发现,在电子显微镜下观察时,将材料加热到750°C可以产生最佳的晶体性能。然后将材料与电解液接触,并评价其作为电池的性能。新材料的峰值容量被确定为每克氧化锰128马赫。

新电池也能抵抗反复的充放电循环,100次循环后仅损失7%的存储容量。在1000个循环时,容量下降到初始水平的77%。由于充电容量的减少,电池不适合快速充电;研究小组推测,这是由于钠离子通过金属氧化物通道的速度受到限制。

未来的研究将着眼于生产更小的纳米线,目的是提高电池的最大充放电率。该研究发表于6月3日理查德·道金斯先进材料版。

(图片信用:PNNL。标题:热处理的锰氧化物的均匀纳米结构为钠离子提供流过,提高电极的性能。)