新型电池充电速度比锂离子电池快10倍

来源: ScienceAlert

俄罗斯研究人员开发了一种新型电池技术,声称其充电速度比现有的锂离子电池快约10倍,使用基于硝基氧的氧化还原聚合物,具有更高的电子传导性和在低温下的良好性能,尽管当前容量较锂离子电池低30%到40%。

可充电的锂离子电池几乎无处不在,为从智能手机到笔记本电脑,从耳机到游戏设备等众多产品提供动力。然而,尽管这种普遍存在的(并获得诺贝尔奖的)电池化学物质极大地改变了我们使用和充电便携式技术的方式,但锂离子电池远非完美。锂离子电池的性能会随着时间的推移而下降,有时电池单元中的缺陷可能会导致过热和危险的火灾隐患——公司有时不得不紧急召回可能在没有预警的情况下爆炸的产品。

对于任何拥有智能手机、平板电脑或笔记本电脑的人来说,给锂离子电池充电可能是一个缓慢且耗时的过程。在这方面,科学家们有一些好消息要报告。俄罗斯的研究人员开发了一种新型电池技术,他们声称这种电池的充电速度比现有的锂离子电池快约10倍——如果这种技术能在日常设备中推广,这将带来巨大的时间节省优势。

圣彼得堡大学的电化学研究员Oleg Levin说:“使用我们的聚合物制造的电池可以在几秒钟内充满电——比传统的锂离子电池快约10倍。这一系列实验已经证明了这一点。”新电池的关键是一种基于硝基氧的氧化还原聚合物,这种材料在放电和充电时可以进行可逆的氧化(电子损失)和还原(电子获得)。

在这种情况下,使用的氧化还原聚合物是一种合成的NiSalen(镍-salen)形式,一种含有金属的金属聚合物,其中镍和salen原子的链作为分子导线,提高了电子传导性,这是基于硝基氧的聚合物电池的一个限制。研究人员解释说:“在基于硝基氧的聚合物中,唯一的电荷传输途径是相邻氧化还原中心之间的电子跳跃,这在微观尺度上是快速的。尽管如此,基于硝基氧的材料的宏观电子传导性似乎非常低。

”在测试中,研究人员探索了多种不同的聚合物类型,但NiSalen化学物质是唯一被证明稳定且高效的设备,这要归功于镍和salen结构作为导电骨架的工作方式。这些结构同时作为硝基氧悬挂物的电荷收集器,同时也支持了物质的红氧化能力。该设备在低温下也能很好地工作,这是温度敏感的锂离子电池所不能说的。然而,快速NiSalen在所有领域并不一定都是完美的。

Levin说:“在这个阶段,它的容量仍然落后——比锂离子电池低30%到40%。我们目前正在努力提高这一指标,同时保持充电和放电速率。”理论上,基于硝基氧的聚合物最终应提供良好的电容潜力,因此团队可能只需要时间来找出如何调整电池,使其在提供吸引人的传导性的同时,也能提供良好的充电余量。我们希望如此,因为除了充电收益外,这种电池还可以带来其他显著的优势。

Levin说:“它使用安全——没有任何可能构成燃烧危险的东西,与今天普遍存在的基于钴的电池(包括锂离子电池)不同。它还含有明显更少的可导致环境危害的金属。我们的聚合物中存在少量的镍,但比锂离子电池中的镍要少得多。”这些发现发表在《电池与超级电容器》上。

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