广告

导电电极是快充电池的关键吗?

时间:2017-07-23 作者:Gary Elinoff 阅读:
采用基于MXenes电极的电池能带来高储存容量和超快速充电的愿景吗?
广告

对于采用充电电池的使用者来说,最恼人的问题就是充电的时间。这对移动设备用户来说极其不便,同时也是电动车缓慢被接受的原因之一。

美国宾州卓克索大学(Drexel University)的研究人员开发出一种采用2D过渡金属碳化物(MXene)的新颖电池设计,其“第三维”(3D)只有几个原子厚。以MXene打造电极的电池提供了在几秒内吸收完全充电的可能性,再也不必花费几小时充电了。

由Drexel University教授Yury Gogotsi带领的研究团队在最近的《自然能源》(Nature Energy)发表其研究细节。

基于MXene的电极架构提供了两种非常重要的特性。

首先,当电池充电时,带电荷的离子注入其中,寻找储存位置。由于MXene具有巨大孔隙或开口较多的特性,使得这一流程更快更容易,带电荷的离子可以更快速地进入其电极上的“埠”。当电池处于供电而非接收电力时,这就是储存电量作为备用之处。

据这篇研究论文的第一作者Maria Lukatskaya介绍,“理想的电极架构应该是让离子像行驶多线道的高速公路一样流动至‘埠’,而非经由单行道。我们的巨大孔隙电极设计达到了这个目标,因而能够在几秒内或以更快的速度实现快速充电。”

第二个特性是,采用MXene,就能在指定的区域内容纳更多的埠或氧化还原点。其结果是基于MXene电极的电池可为特定的尺寸与重量储存更多电荷。

如同在Inverse.com中的文章所说的,目前大多数的电池都使用化学能量储存。而如同图中所示,MXene可被描述为一种“微型瑞士奶酪”(microscopic Swiss cheese),其上具有许多离子的储存地点。因此,水凝胶的应用导致更多这些氧化还原点的产生,提高了电池的储存容量。
20170720_MXene_NT02
MXene的原子结构(来源:Drexel University)

MXene得以将超级电容器的快速充电和放电特性以及电池的优质储存容量结合起来。如同Yury Gogotsi所说的,“这篇研究论文反驳了广泛的误解:电池和伪电容器(pseudocapacitor)所用的化学电荷储存比双层电容器(即超级电容器)所用的实体储存容量更低得多。”

正如Inverse文中引用特斯拉(Tesla)首席执行官Elon Musk所说的:“现有的电池技术真的很糟糕!”电池技术一开始就存在许多错误,而且有许多新的想法最后都无法扩展,因而难以从实验室中走出来。由于电池技术是在许多领域寻求进展之路的瓶颈,因此,我们都期待这项创新最终能克服障碍,实现高储存容量和超快速充电的愿景。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

EETC wechat barcode


关注最前沿的电子设计资讯,请关注“电子工程专辑微信公众号”。

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 摩擦起电会是能量采集的下一个来源吗? 我们为何不持续寻找一种新的能量采集方式?因为它通常是免费的(忽略前期成本)、方便,并解决了许多实际的安装/更换问题。但是在能量达到可以采集之前,电子和负载方面有两个前端问题需要解决…
  • 康佳发布全球首款Micro LED手表,与其他LED显示屏比量产 全球首款MicroLED手表APHAEA Watch,搭载2英寸P0.12主动式低温多晶硅(AM-LTPS)Micro LED微晶屏,点间距缩小至0.12mm。该屏幕芯片尺寸小于30um,是一块真正意义上的Micro LED屏幕,具备百万级超高对比度度和高达1500nits的屏幕亮度……
  • 传微软自研Arm处理器,用于服务器和Surface设备 微软正在为服务器设计自己的Arm处理器,未来还可能发布搭载该处理器的Surface设备。目的在于在最重要的硬件方面自给自足,减少对英特尔(intel)的依赖。微软认为自己的处理器更适合他们的某些需求,与英特尔提供的现成处理器相比,更具有成本和性能优势,性价比更高。
  • 地平线计划C轮融资总额超7亿美金,已完成C1轮融资 2020年12月22日,地平线公告已启动总额预计超过7亿美金的C轮融资,目前已完成由五源资本(原晨兴资本)、高瓴创投、今日资本联合领投的C1轮1.5亿美金融资,参与本轮融资的其他机构包括……
  • 苹果汽车明年9月只能发布PPT?芯片/电池/激光雷达都没准 中国台湾供应链厂商高管透露,传言已久的苹果电动汽车(Apple Car)将提前至少两年,有望于2021年第三季度发布,而相关组件则最早将在明年第二季度开始生产。据报道,目前苹果已开始向零组件供应商催货,但其最重要的几个电子零部件还远远没达到量产的程度,苹果真的能在2021年9月发布其汽车产品吗?
  • ICCAD 2020:芯片IP客户圈即生态圈,各家玩法不尽相同 根据市场分析公司IPnest发布的2019年全球半导体IP厂商的营收排名,进入前十大IP厂商中的中国大陆厂商,仅排名第7的芯原股份一家,市占率为1.8%。而且中国公司在高端CPU的 IP 核上处于空白状态,国产化的需求仍然迫切。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了