手机有救了 更加强大的锂电池即将面世

2017年11月01日07:36  来源:中关村在线
 
原标题:手机有救了 更加强大的锂电池即将面世

  众所周知,锂电池几乎用于全世界的各种电子设备,其中包括笔记本电脑、iPad、卫星、人工心脏和智能手机等。而最近,弗吉尼亚州立邦联大学的研究人员正在努力提高锂离子电池的导电性和安全性。

手机有救了 更加强大的锂电池即将面世

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  弗吉尼亚州立邦联大学的物理学特聘教授Puru Jena表示,目前科学家们可以预防液态电解质所导致的锂电池的不稳定问题。所以,尽管存在这种不稳定性,但液态电解质仍被广泛使用于锂电池中,因为它们比那些更稳定的固态电解质具有导电优势。

  但Jena和其同事洪方的理论研究表明,人类也许可以设计出一种导电能力不输液态电解质,同时还十分稳定的固态电解质。他们的研究结果将于本月底在《美国科学院学报》上发表,这可能会催生出更安全、更强大的锂电池。

  Jena说道:“理论上来说,在稳定性和导电性方面,也许鱼和熊掌是可以兼得的。”

  我们都知道,电解质是电池的核心,是由正负离子所组成的盐。正离子是那些质子比电子多的原子,而负离子则是电子比质子多的原子。在锂电池中,正的锂离子通过电解质在电极之间流动。锂离子可以通过液态电解质自由流动,但在固态电解质中流动性较低,而这就会降低电导率。因此,为了提高固态电解质的电导率,研究人员制作了一种计算模型,其中单个的负离子被去除掉了,取而代之的是负离子团簇(负离子群)。

  这些科学家们在其他研究人员以前测试过的固态电解质上获得了启发。起初,这种电解质属于一种被称为“反钙钛矿型氧化物”,其中一个氧原子和三个锂原子组成一个正离子,然后这个正离子再与一个氯离子连接。而在新的计算模型中,氯离子被一个硼原子和四个氟原子结合成的负离子团簇所取代了,这种做法可能会提高导电性。

  洪方表示:“用离子团簇取代氯离子可以提高导电性,因为离子团簇的体积更大,可以使锂离子像在液体中一样快速移动。”目前,Jena和洪方正在寻找合作者,在实验室环境中测试他们的计算模型,最终实现其在锂电池上的应用。

(责编:闫枫、吴晓琴)