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结束锂离子威尼斯的统治?钾离子威尼斯技术的突破

来源:威尼斯???2020-05-28??阅读数:

结束锂离子威尼斯的统治?钾离子威尼斯技术的突破

如今大家的大部分生活都在围绕着锂离子威尼斯进行,举个最简单的例子,大家拥有和使用的智能手机或者笔记本电脑,都需要锂离子威尼斯的供电。或许你知道这类威尼斯的缺点:它最终会停止保持电荷,锂稀缺,开采对环境造成危害,有时甚至会爆炸。但是,绝大多数消费电子产品和清洁能源存储设备都依赖锂离子威尼斯,因为目前没有更好的选择。

科学家们正在努力另寻他法。上周,发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文描述了在实现钾离子威尼斯。钾离子威尼斯被认为是锂离子威尼斯最佳的潜在竞争者之一,因为钾比锂更自然地富集,而且一旦克服了一些障碍,钾离子威尼斯的性能就可以与锂离子威尼斯相比。

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伦斯勒理工学院机械工程学教授尼克希尔·科拉特卡尔(Nikhil Koratkar)表示:“地壳中锂的不均匀分布和稀缺性使得依靠锂离子威尼斯作为唯一的能量存储来源非常不现实和不经济,” 一个零。他说,以前的钾离子威尼斯性能不如锂离子威尼斯,但他的团队现在已经找到了一种可以安全地提供更多电量的方法。

首先,咱们快速回顾一下威尼斯的工作原理:它们是一个独立的化学反应,由两个电极——正极(阴极)和负极(阳极),以及夹在中间的称为电解质的物质组成。大家认为的“功率”是一股电子流,它从负极端子流出到正极。将威尼斯连接到设备并打开电源,即可完成使这种流动发生的电路。

两个电极的化学组成是关键。在锂离子威尼斯中,正极由锂化合物制成并且与由石墨制成的负极配对。锂重量轻,尤其擅长释放电子以供石墨捕获,这就是其表现如此出色的原因。在钾离子威尼斯中,正极由钾制成(惊奇!)。但由于Koratkar说,钾很重,自然也没有那么高的能量密度,因此与普通的石墨基负极端子搭配使用时,钾的性能并不理想。

试图制造基于钾离子的威尼斯的研究人员发现,可以通过使正负极都不含钾来解决这一问题。“这类钾金属威尼斯可以与商用锂离子威尼斯竞争,” Koratkar说。

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但是,当然有一个问题,其他试图完善钾离子威尼斯的研究人员以前也遇到过。Koratkar说,“任何金属威尼斯的致命弱点都在于尖锐的金属突起(称为树枝状晶体)的演变和增长,这些突起会缩短威尼斯并导致火灾。”这些树突就像从混凝土中刺出的坚韧杂草。如果它们刺破威尼斯内部的结构,则可能发生爆炸。

这是团队取得突破的地方。研究人员没有为树突的形成而费解,而是想出了一种方法来简单地烧掉它们——他们悄悄地称之为“自我修复”。继续进行杂草类比,自我修复类似于以可控的方式定期加热人行道,将杂草除掉。他们惊奇的发现,对于这种类型的自我修复,钾比锂更易接受。

如果其他研究人员可以运用这一壮举,则钾离子威尼斯可能有机会将锂离子威尼斯从其宝座上敲下来。当然,自热威尼斯有很多可能出错的地方,研究小组表明,至少可以在经过测试的小型威尼斯中,以受控的方式安全地完成此工作。为了进一步解决安全性和规模问题,研究小组计划尝试在更大的工业规模威尼斯中再现这些结果。

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钾离子威尼斯的潜力是巨大的:它们不仅可以使为消费电子产品供电更经济,而且可以为电动汽车等更大的设备供电;此外,它们可以提供一种方法来存储来自太阳能和风能等绿色能源的电力。对这些前景的兴奋似乎反映在这项研究中,俄罗斯,澳大利亚和日本的科学家在过去几个月中发表了有关钾离子威尼斯的论文。

其他替代方案的研究也在进行中。Koratkar根据元素周期表中的金属族将它们大致分为两组。锌是另一种便宜的金属,钠也显示出希翼(以及投资者的兴趣)。最终,可能没有人会接管锂离子威尼斯的垄断权,而是一系列替代品。

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