韓國的研究人員利用多孔的固體材料開發(fā)出新型鋰離子電池，不僅提高了電池的電化學(xué)性能，而且降低了電池的過熱風(fēng)險(xiǎn)。該多孔材料經(jīng)常應(yīng)用于燃料電池中，稱為CB[6]，其導(dǎo)電質(zhì)子具有高強(qiáng)度的各向異性，同時(shí)，這種材料的分子極細(xì)的1維的擴(kuò)散通道。利用這種材料制成的鋰離子電池，鋰離子的擴(kuò)散更為自由，也比現(xiàn)在使用有機(jī)電解質(zhì)的電池更加安全。在與目前普遍使用的鋰離子電池的對(duì)比測(cè)試中，新型電池的鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)為0.7-0.8，極限工作溫度為99.85℃，而普通鋰電池的鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)為0.2-0.5，工作溫度上限為80℃。在測(cè)試中，新型電池在24.85-99.85℃的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行充放電循環(huán)，四天的循環(huán)后沒有任何的熱失控，電導(dǎo)率也幾乎沒有變化。這一研究成果發(fā)表在《Chemical Communications》期刊上。

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利用表面改性后的赤鐵礦光解制氫

 

由美國和中國的研究人員組成的研究團(tuán)隊(duì)近日利用性能較差但含量豐富的赤鐵礦，通過新型的太陽能水解法，發(fā)現(xiàn)了一種轉(zhuǎn)化效率達(dá)0.91%的制氫的方法。該研究團(tuán)隊(duì)利用同步粒子加速器重新觀察了赤鐵礦的表面特征，他們?cè)诔掷m(xù)加熱的條件下，利用一種酸性溶液實(shí)現(xiàn)了該材料的“再次生長”，填補(bǔ)材料表面的凹陷，同時(shí)削減凸起，從而使表面變的平滑。利用該赤鐵礦作為負(fù)極，硅作為正極，就可以完成太陽能水解制氫。研究人員稱該發(fā)現(xiàn)有利于實(shí)現(xiàn)赤鐵礦的潛在性能。該研究成果作為報(bào)告發(fā)表在《Nature Communications》期刊上。

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模仿樹葉結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器

 

一個(gè)多國聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)近日設(shè)計(jì)出一種高性能的固態(tài)微型超級(jí)電容器，克服了以往電容器容量小或者充放電時(shí)間長的缺點(diǎn)。他們通過模仿自然葉片中的脈紋，利用其中的自然運(yùn)輸通道，設(shè)計(jì)出的電容器薄膜能夠使離子高效地?cái)U(kuò)散到石墨烯層。他們采用石墨烯和銅氫氧化物的納米纖維的混合物來制造薄膜，在獲得滿足要求厚度的薄膜后，加入酸性溶液將納米纖維溶解掉，從而獲得具有納米通道的薄膜。在制造超級(jí)電容器時(shí)，該薄膜放置在塑料層上，隨后再上面覆蓋一層并排的金條紋，沒有被金條紋覆蓋的地方都被化學(xué)物質(zhì)刻蝕掉，從而只剩下被金條紋覆蓋的薄膜，隨后在垂直于金條紋的方向加入金觸點(diǎn)焊盤，同時(shí)在其余地方注入導(dǎo)電膠并凝固，從塑料層剝離后，就獲得了新型的超級(jí)電容器。測(cè)試表明，該電容器的體積密度容量是目前電容器的十倍。該款電容器將有望應(yīng)用于所有的便攜式電子設(shè)備中。

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可以在夜晚進(jìn)行太陽能儲(chǔ)存的電池

 

德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校的研究人員設(shè)計(jì)出一種新型電池，能夠在陰天時(shí)儲(chǔ)存大量的太陽能。研究人員設(shè)計(jì)出一種WO3/TiO2混合光電極，并利用該電極制造出新的全釩光電化學(xué)電池（PEC）。測(cè)試結(jié)果證實(shí)了利用該方法儲(chǔ)存/釋放太陽能的可行性，即便是在黑暗的環(huán)境中，并且鎢青銅是從半導(dǎo)體中儲(chǔ)存并且釋放光生電子的主要原因。同時(shí)，研究人員也觀察到電子儲(chǔ)存和全釩電解質(zhì)之間的協(xié)同作用，該作用能夠大幅提升電池的充放電能力、儲(chǔ)存電子的容量以及光電流。這項(xiàng)研究成果也許將改寫我們儲(chǔ)存太陽能的歷史。這一研究成果發(fā)表在《ACS Catalysis》期刊上。

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更便宜的太陽能儲(chǔ)存方式

 

瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員利用一種非混合液體界面，獲得了太陽能制氫的新方法。研究人員首先采用超聲振動(dòng)的方法將二硒化鎢粉和液體溶劑混合起來，隨后加入特殊的化學(xué)物質(zhì)固定該混合物。隨后，研究人員將二硒化鎢油墨注入到未混合的兩種液體的界面，獲得高性能的薄膜。他們?cè)賹⒁后w去除掉，并將獲得的薄膜轉(zhuǎn)移到彈性的塑料底板上。利用該薄膜，太陽能制氫的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到1%左右，這是一個(gè)非常高的轉(zhuǎn)化效率。同時(shí)，研究人員表示，該方法適合快速的大規(guī)模的工業(yè)加工。據(jù)了解，郭少軍課題組通過借鑒自然界中蟻穴結(jié)構(gòu)能夠快速交換空氣的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種有特殊官能團(tuán)修飾的二氧化硅為骨架的離子凝膠電解質(zhì)。這種仿生離子凝膠電解質(zhì)具有快速傳輸鋰離子的能力，而且能夠在金屬鋰負(fù)極表面自發(fā)地形成顆粒富集層，從而有效地抑制鋰枝晶的生長。該成果為利用仿生概念設(shè)計(jì)高性能的金屬鋰電池提供了一種新思路。

郭玉國團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，此研究為鋰金屬電極的設(shè)計(jì)提供了新的思路，可加快鋰電池的實(shí)際應(yīng)用。

此前，在解決鋰電池這一安全問題時(shí)，業(yè)內(nèi)多采用的是電解液添加劑、穩(wěn)定的界面以及修飾電極等多種方式。有實(shí)驗(yàn)證明，采用架構(gòu)調(diào)整鋰枝晶積聚是最高效的方式。