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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 電化學 » 其它 » 超小黃鐵礦量子點可提升電池性能
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超小黃鐵礦量子點可提升電池性能 已有3人參與
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科技日報北京11月12日電 (記者陳丹)如果智能手機的電池中添加了量子點——比人類發(fā)絲寬度小1萬倍的納米晶體,充電時間可以縮短到30秒,但效果只能維持幾個充電周期。不過,美國范德堡大學的研究團隊找到了解決辦法:使用蘊藏豐富、成本低廉的黃鐵礦來制造量子點,可確保電池在幾十個充電周期內(nèi)都能快速充電。 范德堡大學官網(wǎng)11日發(fā)布新聞公報稱,納米級材料雖可顯著提高電池性能,但當尺寸小于10納米(40至50個原子的寬度)時,納米粒子便與電解液發(fā)生化學反應,所以只能充放電幾次,這成為鋰離子電池商用邁不過去的“門檻”。該校機械工程專業(yè)助理教授卡里·品特指導、研究生安娜·道格拉斯帶領的研究小組利用標準的鋰紐扣電池和不同規(guī)格的黃鐵礦量子點進行實驗,發(fā)現(xiàn)4.5納米大小的量子點可以極大地提升電池的充電速度,延長使用周期。 這是因為,黃鐵礦能通過一種獨特的方式轉(zhuǎn)變?yōu)殍F和鋰—硫(或硫酸鈉)化合物來儲能,與商業(yè)鋰離子電池存儲電荷的機制不同。根據(jù)他們的觀察,這些超小納米顆粒允許鐵移動到表面,而鈉或鋰則與黃鐵礦中的硫發(fā)生反應,但如果換成較大的顆粒,鐵就無法在黃鐵礦材料中移動,從而限制了它們的儲能能力。 品特認為,理解這種化學儲能機制至關重要,將有助于按照摩爾定律來革新電池性能,加快向電動汽車過渡的步伐。他表示,未來新工具的開發(fā)將使他們有能力研制可在幾秒鐘內(nèi)充電、幾天時間內(nèi)放電的電池,并且循環(huán)次數(shù)可多達幾萬次,儲能能力可讓電動汽車與汽油車媲美。 該研究成果發(fā)表在11日出版的《美國化學學會·納米》雜志上。 |
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