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研究人員研發(fā)改進(jìn)版熔融鹽鐵氧電池 可增加電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程
時(shí)間:2021-02-03 08:51來源:蓋世汽車 作者:劉麗婷
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據(jù)外媒報(bào)道，中國和英國研究人員以鹽為主要成分，研發(fā)出一款新型可充電電池，可加快行業(yè)向綠色交通運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)變進(jìn)程。
許多電動(dòng)汽車（EV）采用可充電鋰離子電池供電，但鋰離子電池能量和動(dòng)力會(huì)隨著時(shí)間漸漸衰減。在某些情況下，鋰離子電池在工作或充電過程中還會(huì)變得過熱，從而降低電池壽命并減少續(xù)航里程。
為了解決上述問題，英國諾丁漢大學(xué)與中國六家科研機(jī)構(gòu)合作，開發(fā)出一種創(chuàng)新且價(jià)格合理的儲(chǔ)能器，兼具固態(tài)氧化物燃料電池和金屬空氣電池的綜合性能。新電池可充分回收、環(huán)保、成本低且安全，同時(shí)還可以顯著增加電動(dòng)汽車的續(xù)航。
固體氧化物燃料電池是通過化學(xué)反應(yīng)將氫和氧轉(zhuǎn)化為電能。盡管其可以從燃料中高效提取能量，且經(jīng)久耐用、成本低廉、生產(chǎn)環(huán)保，但卻不能充電。金屬空氣電池是電化學(xué)電池，通過使用廉價(jià)金屬（如鐵）和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生電能。在充電過程中，它們僅向大氣釋放氧氣。這種高能量密集型電池不是很耐用，但卻可以充電，可以存儲(chǔ)和釋放與鋰離子電池一樣多的電量，且更安全便宜。
在研究早期階段，研究團(tuán)隊(duì)探索出一種高溫鐵空氣電池設(shè)計(jì)，使用熔融鹽作為電解質(zhì)（通過熱激活）實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。廉價(jià)且易燃的熔融鹽可為電池提供較大儲(chǔ)能和供電能力，并延長其使用壽命。但是，熔融鹽也有缺點(diǎn)。諾丁漢大學(xué)研究負(fù)責(zé)人George Chen教授表示：“在極端高溫下，熔融鹽會(huì)發(fā)生劇烈腐蝕、揮發(fā)、蒸發(fā)或泄漏，對(duì)電池設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)定性方面帶來重大挑戰(zhàn)。因此，對(duì)電解質(zhì)特性進(jìn)行微調(diào)變得十分迫切，以提高電池性能，并在未來用于電力運(yùn)輸。”
研究人員現(xiàn)已通過使用固態(tài)氧化物納米粉末將熔融鹽轉(zhuǎn)變?yōu)檐浌腆w鹽，成功地改進(jìn)了該技術(shù)。合作項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)人、來自中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的Jianqiang Wang教授預(yù)測(cè)，由于這種準(zhǔn)固態(tài)（QSS）電解質(zhì)可以抑制高溫下熔融鹽的蒸發(fā)和流動(dòng)，適用于工作環(huán)境為800ºC的金屬空氣電池。
項(xiàng)目合作者、同樣也是來自中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的Cheng Peng博士對(duì)該實(shí)驗(yàn)研究的獨(dú)特設(shè)計(jì)進(jìn)行了解釋。通過納米技術(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)凝固過程，以構(gòu)建一個(gè)可靈活連接的固體氧化物顆粒網(wǎng)絡(luò)，并使該網(wǎng)絡(luò)作為結(jié)構(gòu)屏障鎖定在熔融鹽電解質(zhì)中，同時(shí)仍然允許電解質(zhì)在極端高溫下安全導(dǎo)電。
諾丁漢熔融鹽電解實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人Chen教授表示，希望團(tuán)隊(duì)研究成果有助于開發(fā)出一種更簡(jiǎn)單、有效的方法，從而設(shè)計(jì)出低成本、高性能、高穩(wěn)定性和高安全性的熔融鹽金屬空氣電池。他還稱：“改良的熔鹽鐵氧電池在新市場(chǎng)應(yīng)用中具有巨大潛力，如電力運(yùn)輸和可再生能源，這需要家庭和電網(wǎng)均采用創(chuàng)新存儲(chǔ)解決方案。原則上，該電池還能夠存儲(chǔ)太陽能和電能，這對(duì)于家庭和工業(yè)能源非常必要。目前在西班牙和中國，熔融鹽被大量使用以收集和存儲(chǔ)太陽能，然后將其轉(zhuǎn)化為電能。而熔融鹽金屬空氣電池可在一臺(tái)設(shè)備中完成這兩項(xiàng)工作。”
(責(zé)任編輯：子蕊)
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