韓國的研究人員利用多孔的固體材料開發(fā)出新型鋰離子電池，不僅提高了電池的電化學性能，而且降低了電池的過熱風險。該多孔材料經(jīng)常應用于燃料電池中，稱為CB[6]，其導電質(zhì)子具有高強度的各向異性，同時，這種材料的分子極細的1維的擴散通道。利用這種材料制成的鋰離子電池，鋰離子的擴散更為自由，也比現(xiàn)在使用有機電解質(zhì)的電池更加安全。在與目前普遍使用的鋰離子電池的對比測試中，新型電池的鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)為0.7-0.8，極限工作溫度為99.85℃，而普通鋰電池的鋰離子轉(zhuǎn)移數(shù)為0.2-0.5，工作溫度上限為80℃。在測試中，新型電池在24.85-99.85℃的溫度區(qū)間內(nèi)進行充放電循環(huán)，四天的循環(huán)后沒有任何的熱失控，電導率也幾乎沒有變化。這一研究成果發(fā)表在《Chemical Communications》期刊上。

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利用表面改性后的赤鐵礦光解制氫

 

由美國和中國的研究人員組成的研究團隊近日利用性能較差但含量豐富的赤鐵礦，通過新型的太陽能水解法，發(fā)現(xiàn)了一種轉(zhuǎn)化效率達0.91%的制氫的方法。該研究團隊利用同步粒子加速器重新觀察了赤鐵礦的表面特征，他們在持續(xù)加熱的條件下，利用一種酸性溶液實現(xiàn)了該材料的“再次生長”，填補材料表面的凹陷，同時削減凸起，從而使表面變的平滑。利用該赤鐵礦作為負極，硅作為正極，就可以完成太陽能水解制氫。研究人員稱該發(fā)現(xiàn)有利于實現(xiàn)赤鐵礦的潛在性能。該研究成果作為報告發(fā)表在《Nature Communications》期刊上。

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模仿樹葉結(jié)構(gòu)的超級電容器

 

一個多國聯(lián)合研究團隊近日設計出一種高性能的固態(tài)微型超級電容器，克服了以往電容器容量小或者充放電時間長的缺點。他們通過模仿自然葉片中的脈紋，利用其中的自然運輸通道，設計出的電容器薄膜能夠使離子高效地擴散到石墨烯層。他們采用石墨烯和銅氫氧化物的納米纖維的混合物來制造薄膜，在獲得滿足要求厚度的薄膜后，加入酸性溶液將納米纖維溶解掉，從而獲得具有納米通道的薄膜。在制造超級電容器時，該薄膜放置在塑料層上，隨后再上面覆蓋一層并排的金條紋，沒有被金條紋覆蓋的地方都被化學物質(zhì)刻蝕掉，從而只剩下被金條紋覆蓋的薄膜，隨后在垂直于金條紋的方向加入金觸點焊盤，同時在其余地方注入導電膠并凝固，從塑料層剝離后，就獲得了新型的超級電容器。測試表明，該電容器的體積密度容量是目前電容器的十倍。該款電容器將有望應用于所有的便攜式電子設備中。

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可以在夜晚進行太陽能儲存的電池

 

德克薩斯大學阿靈頓分校的研究人員設計出一種新型電池，能夠在陰天時儲存大量的太陽能。研究人員設計出一種WO3/TiO2混合光電極，并利用該電極制造出新的全釩光電化學電池（PEC）。測試結(jié)果證實了利用該方法儲存/釋放太陽能的可行性，即便是在黑暗的環(huán)境中，并且鎢青銅是從半導體中儲存并且釋放光生電子的主要原因。同時，研究人員也觀察到電子儲存和全釩電解質(zhì)之間的協(xié)同作用，該作用能夠大幅提升電池的充放電能力、儲存電子的容量以及光電流。這項研究成果也許將改寫我們儲存太陽能的歷史。這一研究成果發(fā)表在《ACS Catalysis》期刊上。

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更便宜的太陽能儲存方式

 

瑞士聯(lián)邦理工學院的研究人員利用一種非混合液體界面，獲得了太陽能制氫的新方法。研究人員首先采用超聲振動的方法將二硒化鎢粉和液體溶劑混合起來，隨后加入特殊的化學物質(zhì)固定該混合物。隨后，研究人員將二硒化鎢油墨注入到未混合的兩種液體的界面，獲得高性能的薄膜。他們再將液體去除掉，并將獲得的薄膜轉(zhuǎn)移到彈性的塑料底板上。利用該薄膜，太陽能制氫的轉(zhuǎn)化效率達到1%左右，這是一個非常高的轉(zhuǎn)化效率。同時，研究人員表示，該方法適合快速的大規(guī)模的工業(yè)加工。據(jù)了解，郭少軍課題組通過借鑒自然界中蟻穴結(jié)構(gòu)能夠快速交換空氣的特點，設計出了一種有特殊官能團修飾的二氧化硅為骨架的離子凝膠電解質(zhì)。這種仿生離子凝膠電解質(zhì)具有快速傳輸鋰離子的能力，而且能夠在金屬鋰負極表面自發(fā)地形成顆粒富集層，從而有效地抑制鋰枝晶的生長。該成果為利用仿生概念設計高性能的金屬鋰電池提供了一種新思路。

郭玉國團隊認為，此研究為鋰金屬電極的設計提供了新的思路，可加快鋰電池的實際應用。

此前，在解決鋰電池這一安全問題時，業(yè)內(nèi)多采用的是電解液添加劑、穩(wěn)定的界面以及修飾電極等多種方式。有實驗證明，采用架構(gòu)調(diào)整鋰枝晶積聚是最高效的方式。