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把盐"加到"电动汽车电池里会怎么样?

2021-02-03 09:58:18  来源:知否

目前大多数电动汽车都由可充电的锂离子电池提供动力,但随着时间的推移,它们可能会逐渐失去能量和动力。在某些情况下,这类电池在工作或充电时还会出现过热问题,降低电池寿命,每次充电也会减少可行驶里程。

为了解决这些问题,英国诺丁汉大学正与中国的六家科研院所合作,使用盐作为关键成分,设计出一种新型的可充电电池,帮助加速我们向环保交通的转变。这种新电池兼具固体氧化燃料电池和金属空气电池的性能优势,可以明显提高电动汽车的续航里程,同时完全可回收、成本更低,也更安全环保。

图:准固态(QSS)熔盐电解质和QSS熔盐铁空气电池结构图

固体氧化燃料电池通过化学反应将氢和氧转化为电能。虽然它们在从燃料中提取能源方面效率很高,且耐用、成本低、生产起来更环保,但它们不能充电。而金属空气电池是一种电化学电池,它使用廉价的金属(如铁)和空气中存在的氧气发生反应来发电。虽然不是很耐用,但这些高能密度电池是可充电的,可以储存和释放与锂离子电池同样多的电力,胜在更安全、更便宜。

在早期研究阶段,研究人员探索了一种高温铁-空气电池设计,即使用熔盐作为电解质以获得导电性。熔融盐价格便宜,易燃,有助于给电池带来更高的储能和动力性能,并延长电池的寿命。

然而,熔盐也具有不利的特性。诺丁汉大学研究负责人乔治·陈教授(George Chen)表示:“在极端高温下,熔盐可能具有极强的腐蚀性、挥发性,并会蒸发或泄漏,这对电池设计的安全和稳定性构成了挑战。迫切需要微调这些电解液的特性,以改善电池性能,并使其未来能够在电动运输中使用。”

研究人员现在已经成功地改进了这项技术,使用固体氧化纳米粉末将熔盐转变为软固体盐。领导该合作项目的中国科学院上海应用物理研究所王建强教授预测,这种准固态(QSS)电解液适用于800摄氏度的金属空气电池,因为它抑制了在如此高的工作温度下可能出现的熔盐蒸发和流动特性。

研究人员表示,准固态是使用纳米技术来构建可灵活连接的固体氧化物颗粒网络实现的,该网络充当锁定熔盐电解质的结构屏障,同时仍允许它们在极端高温下安全导电。他们希望,这些“令人鼓舞的结果”将有助于构建一种更简单、更高效的方法,以便帮助设计低成本、高性能、高稳定性和安全性的熔盐金属空气电池。

乔治·陈教授称:“改进后的熔盐铁氧电池在新的市场有很大的应用潜力,包括在电力运输和可再生能源方面,这些都需要我们的家庭和电网水平提供创新存储解决方案。原则上,该电池还能够储存太阳能和电力,这对于家庭和工业能源需求都非常重要。目前,西班牙和中国大量使用熔盐来捕获和储存太阳能,然后将其转化为电能,而我们的熔盐金属空气电池在单个设备中同时完成了这两项工作。”(小小)

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