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能量密度比锂电池高10倍,室温下可充电氟化物电池原型首现

浏览: 时间:2023-01-09 分类:
 氟化物电池的理论能量密度比锂离子电池高10倍,想象你的手机和计算机充一次电就可以撑过数天的前景。

  氟化物电池的理论能量密度比锂离子电池高10倍,想象你的手机和计算机充一次电就可以撑过数天的前景。

  可惜目前氟化物电池只能在高温环境中发挥导电性能,无法落实到日常,直到最近来自数个研究机构的科学家合作,终于开发出首款可在室温下工作的可充电氟化物电池,准备让氟化物卷土重来。

  氟化物电池是锂离子电池的一大潜在劲敌,氟和锂那犹如阴阳两面的关系也很耐人寻味:锂是元素周期表中电正性极高的元素,代表它喜欢丢掉电子;氟则是元素周期表中电负性最强的元素,代表它最喜欢捕捉电子。

  此外,1970年代左右,研究人员也试图开发可充电的氟化物固态电池,但最终电解质氟化物只能在高于150℃的环境中导电,无法落实到日常电器应用;而氟离子又只擅长溶解在固体电解质中,故这些年来,采用液态电解质的氟化物电池迟迟没有重大进展。

  已知化学电池结构分成正极、负极与电解质,其电流靠带电原子或离子在电池正、负极间来回穿梭产生,室温状态下,离子于液态电解质中移动起来更游刃有余,所以绝大多数商业化电池都以液态电解质为主。

  现在,来自普渡大学化学工程助理教授Brett Savoie(去年在加州理工学院)、NASA喷射推进实验室(JPL)、本田研究所、劳伦斯伯克利国家实验室等机构的研究人员,终于找到一种可让氟化物在室温下溶解的液态电解质,开发出首款室温可充电氟化物电池。

  该液体电解质的关键为BTFE分子,这使得溶剂有助于氟离子在电池内部稳定来回穿梭。

  下一步,研究人员希望延长氟化物电池阴极与阳极的寿命,目前正在钻研如何让铜阴极与这种电解质更和平相处。

  氟离子电池比锂离子电池安全,没有过热风险,如果未来可于室温下操作的可充电氟化物电池走出实验室,那么我们离手机充一次电使用数天的现实也将更进一步。新论文发表在《科学》(Science)期刊。