康奈爾大學介紹基於低成本3D鋁陽極的環保型長壽命電池新方案

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推動可再生能源發展的一個關鍵,就是降低儲能系統的成本。近日,康奈爾大學的一支研究團隊,就宣布其已經找到了一種更具成本效益的新型材料。具體說來是,其通過低成本的鋁材來製造 3D 陽極,從而為具有長循環壽命的環保電池奠定了良好的基礎。

康奈爾大學介紹基於低成本3D鋁陽極的環保型長壽命電池新方案

(來自:Cornell University)

作為地殼中含量相當豐富的一種元素,鋁具有重量輕和儲能容量高等吸引人的特性。然而由於陽極與陰極之間的玻璃纖維隔板不利於化學反應,許多實用性研究仍受到短路失效等問題的困擾。

好消息是,通過將鋁和交織的碳纖維製成的基材結合起來,康奈爾大學的研究團隊已經找到了解決這一痛點的新方法。

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相較於傳統電池的二維電極,新設計升級到了 3D 結構。其中包含了能夠精細控制的鋁層,且當電池處於充電狀態時,材料也能夠通過共價鍵,均勻地聚集在碳結構上。

研究一作 Jingxu Zheng 表示,本質上來說,此舉利用了化學驅動力來促進鋁元素均勻地沉積到 3D 結構的空隙中去。新型電極的厚度更高,反應的速度也要快得多。

在將這種電極設計作為實驗電池的一部分后,研究團隊最終開發出了一種循環壽命高達 10000 次、而沒有表現出任何失效跡象的新型可充電裝置。

展望未來,這項對環境友好的技術,有望造福可再生能源的儲存。且在成本方面,基於鋁和碳的兩極材料也相當低廉。

有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《自然能源》(Nature Energy)期刊上。

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原標題為《Regulating electrodeposition morphology in high-capacity aluminium and zinc battery anodes using interfacial metal–substrate bonding》。

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