據(jù)國外媒體報道，目前，科學(xué)家最新研究表明，一種糖生物電池概念可以完全將糖中的化學(xué)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。這項最新研究報告發(fā)表在《自然通訊》雜志上，糖生物電池的能量存儲密度大約是596安培-時/公斤(A-h/kg)，相比之下，鋰離子電池的能量存儲密度為42安培-時/公斤。這意味著糖生物電池比同等重量的現(xiàn)有鋰離子電池持續(xù)使用至少10倍時間。

 

　　糖生物電池是一種酶催化燃料電池(EFC)，是一種發(fā)電生物化學(xué)設(shè)備，能夠?qū)⑻窃偷矸壑械幕瘜W(xué)能量轉(zhuǎn)變成為電流。同時，酶催化燃料電池使用傳統(tǒng)燃料電池相同的工作原理，它們使用酶代替貴金屬催化劑來氧化它們的燃料。

 

　　酶可以使用更復(fù)雜的燃料，例如：葡萄糖，同時，更復(fù)雜的燃料可使酶催化燃料電池具有更強的能量密度。

 

　　例如：合成已糖，在接近完全氧化作用下，每個葡萄糖分子可釋放24個電子，然而，傳統(tǒng)燃料電池中使用的氫分子，氧化作用下只釋放2個電子。

 

　　Cell-Free BioInnovations公司資深科學(xué)家朱智光(音譯)稱，我們研究小組并不是最早建議使用糖作為生物電池的燃料，然而，我們卻是首次證實糖生物電池完全氧化過程能夠?qū)⒒瘜W(xué)能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。電池充電時，陰極中鋰原子電離成鋰離子和電子，并且鋰離子向陽極運動與電子合成鋰原子。放電時，鋰原子從石墨晶體內(nèi)陽極表面電離成鋰離子和電子，并在陰極處合成鋰原子。所以，在該電池中鋰永遠(yuǎn)以鋰離子的形態(tài)出現(xiàn)，不會以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)，所以這種電池叫做鋰離子電池。

 

 

 

2.鋰離子電池工作原理—結(jié)構(gòu)

　　鋰離子電池是前幾年出現(xiàn)的金屬鋰蓄電池的替代產(chǎn)品，電池的主要構(gòu)成為正負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜以及外殼。

 

　　正極---采用能吸藏鋰離子的碳極，放電時，鋰變成鋰離子，脫離電池陽極，到達(dá)鋰離子電池陰極。

 

　　負(fù)極----材料則選擇電位盡可能接近鋰電位的可嵌入鋰化合物，如各種碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纖維、中間相小球碳素等和金屬氧化物。

 

　　電解質(zhì)---采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶劑體系。

 

　　隔膜---采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它們復(fù)合膜，尤其是PP/PE/PP三層隔膜不僅熔點較低，而且具有較高的抗穿刺強度，起到了熱保險作用。

 

　　外殼---采用鋼或鋁材料，蓋體組件具有防爆斷電的功能。

 

3.鋰離子電池工作原理

　　鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。

 

　　當(dāng)對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。此時正極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

 

　　同樣道理，當(dāng)對電池進行放電時(即我們使用電池的過程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。此時負(fù)極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

 

　　不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極 → 負(fù)極 → 正極的運動狀態(tài)。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優(yōu)秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字搖椅式電池。