模仿腸子的電池，儲電能力是鋰電池五倍

知識 11-15

科學家們受到人類腸子結構的啟發，研發出一種新型電池，它能夠給我們的電子設備提供更多能量。

模仿腸子的電池，儲電能力是鋰電池五倍

這一原型電池儲電能力是我們現有鋰電池的五倍，它採用了鋰硫電池，其仿腸子設計使得它在商業用途中的壽命更長久。

該研究由英國劍橋大學的一個團隊帶領，它克服了鋰硫電池降解比鋰電池更快的弊端，同時保留了鋰硫電池的超級儲電能力。

一般而言，當鋰硫電池降解的時候，正極中的硫就會從負極吸收鋰。這種互動使得硫分子變成了多硫化物這種鏈狀結構。

這種電池經歷了數次充放電之後，該反應給電極帶來了壓力，使得多硫化物分解並進入電池的電解質，加入兩邊的電極。發生這種事情以後，電池就會開始降解，並失去儲存電能的活性物質。

腸子結構的靈感改善了這種電池。

在人體內，小腸上皮有數百萬個細小的、像手指一樣的突起物，該突起物名為小腸絨毛。它們將腸道內部表面積增大了三十倍，這能夠幫助我們在消化的時候吸收營養物質。

該團隊利用同樣的原理，研發出了類似小腸絨毛的輕量級納米結構材料，當多硫化物分解的時候，它們會被突起物抓住，不再流失於電解質中。

像小腸絨毛一樣的結構由覆蓋著極小氧化鋅絲的表層構成，它覆蓋著電池電極的表面。這些絲能夠高效捕獲電池的活性物質，讓活性物質能夠在電化學過程中接近正負極，防止電池降解。

劍橋大學的材料科學家Paul Coxon表示：「這個表層非常小，但它極其重要。它讓我們突破了限制電池發展的障礙。」

雖然鋰硫電池已經出現了多年，但由於這種電池很容易失去儲電能力，人們很難將其商業化。

感謝像小腸絨毛一樣的結構，這將不再是問題了。

研究員Teng Zhao表示：「這是人們第一次利用化學功能層捕獲並重新利用電池在充放電過程中流失的活性物質。利用自然界給予的靈感，我們得以想到解決辦法，希望我們能夠加快下一代電池的發展。」

新原型電池在充放電兩百次之後，僅失去了百分之零點零五的儲電能力，這使得它幾乎像鋰電池(每次充放電容量變化僅為百分之0.025至百分之0.048)一樣穩定。

研究人員們表示這種原型電池僅僅是概念證明，這意味著我們還需要幾年才能在智能手機、攝像機和手持設備中看見鋰硫電池。

這些發現被發表在Advanced Functional Materials上。

[肌肉桃 via Sciencealert]

TAG: |

您可能感興趣