由石墨烯和废金属制成的低成本电池

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Empa和苏黎世联邦理工学院的研究人员使用石墨烯,废石墨和废金属制造低成本电池

研究人员在Empa的雄心勃勃的目标是用地壳中最常见的元素制造电池 - 例如镁或铝。即使阳极由纯金属制成,这些金属也具有高度的安全性。这也提供了以非常简单和廉价的方式组装电池并快速升级生产的机会。为了使这种电池工作,液体电解质需要由在室温下不结晶的特殊离子组成。研究人员正在寻找合适的阴极材料,并决定颠覆锂离子电池的原理。

在传统的锂离子电池中,阳极(负极)由石墨制成,其层(在充电状态下)含有锂离子。然而,在这种新电池中,石墨用作阴极(正极)。厚阴离子沉积在石墨烯层之间,阳极由金属制成。

在寻找“正确”的石墨时,这些团队取得了令人瞩目的发现:他们发现在钢铁生产中生产的废石墨,被称为“kish graphite”,是一种很好的阴极材料。天然石墨也同样有效 - 如果它是以粗糙的薄片供应而不是太细的地面或折叠的非薄片形状。原因是石墨层在薄片边缘处是开放的,因此厚阴离子能够更容易地滑入结构中。然而,通常用于锂离子电池的细磨石墨不适合这种电池:通过研磨石墨颗粒,这些层像皱折的纸一样变皱。只有很小的锂离子能够穿透这种皱巴巴的石墨,而不是新电池的厚阴离子。

由钢生产“kish graphite”或原始天然石墨片构成的石墨阴极电池具有成本效益高的潜力。最初的实验表明它也是持久的:几个月来,实验室系统经历了数千次充电和放电循环。“氯化铝 - 石墨阴极电池可以在日常家庭使用中持续数十年,”该团队解释说,并增加了“类似的演示,但进一步提高了电池电压,不影响容量,甚至更轻的元件正在进行中,并将进一步提高能量密度从当前60 Wh kg-1到150 Wh Wh-1“以上。


(文章源于graphene-info网,由石墨烯材料网 www.91shimoxi.com 翻译编辑整理)


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