現(xiàn)代電池為從汽車到手機的各種電池供電，但它們遠非完美 - 它們著火，在寒冷的天氣中表現(xiàn)不佳，而且它們的生命周期相對較短，以及其他問題?，F(xiàn)在，休斯頓大學(xué)的研究人員描述了一類新材料，解決了許多自然材料中的問題。
由電子和計算機工程副教授嚴堯領(lǐng)導(dǎo)的研究人員報告了他們使用醌 - 一種價格低廉，土壤豐富且易于回收的材料 - 為任何水性可充電電池創(chuàng)造穩(wěn)定的陽極復(fù)合材料。
“這種新材料在腐蝕性環(huán)境中價格低廉且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，”姚先生說，他也是UH的德克薩斯超導(dǎo)中心的首席研究員，并任命化學(xué)和生物分子工程系。他說，這種材料還可用于為現(xiàn)有的電池陽極創(chuàng)造“直接替代”，允許在不改變現(xiàn)有電池生產(chǎn)線的情況下使用新材料。
“這可以更快地進入市場，”他說。
姚明和他的實驗室，包括作為論文第一作者的研究員梁良良，在2013年獲得能源部高級研究項目機構(gòu) - 能源(ARPA-E)范圍獎勵100萬美元后開始了這項工作。計劃開發(fā)新的電池技術(shù)。參與該項目的其他研究人員包括Yan Jing，Saman Gheytani和Kuan-Yi Lee，加州大學(xué)圣地亞哥分校的UH，Ping Liu和西北大學(xué)的Antonio Faccheti。
儲能是電動汽車，風(fēng)能和太陽能以及其他清潔能源技術(shù)更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。但電池存儲系統(tǒng)的發(fā)展受到缺乏滿足各種要求的電池的阻礙，這些電池存儲系統(tǒng)能夠在需要之前存儲能量，然后再進行額外的一代充電，這一系統(tǒng)受到阻礙：環(huán)保，安全，價格低廉且長-持久。
“具有低成本和不易燃水基電解質(zhì)的水性可充電電池具有本質(zhì)安全性和(提供)穩(wěn)定性和成本優(yōu)勢，而不是使用揮發(fā)性有機電解質(zhì)的鋰離子電池，并且是造成近期災(zāi)難性爆炸的原因，”研究人員中寫道。但是，最先進的水性可充電電池壽命短，使得它們不適合于經(jīng)常更換它們的實際應(yīng)用。
姚明說，絆腳石一直是陽極，即能量流過的電池部分?，F(xiàn)有的陽極材料本質(zhì)上是結(jié)構(gòu)上和化學(xué)上不穩(wěn)定的，這意味著電池僅在相對短的時間內(nèi)有效。
他們使用醌，這是一種土壤豐富的有機材料，Yan說每公斤僅花費2美元，證明了這種材料在三種配方中的優(yōu)勢。
不同的配方提供的證據(jù)表明，該材料是酸性電池和堿性電池的有效陽極，例如汽車中使用的那些，以及新興的水性金屬離子電池，Liang說。他說，這意味著無論未來哪種技術(shù)占主導(dǎo)地位，基于醌的陽極都能正常工作。
梁說，這種新材料還可以使電池在不同的溫度范圍內(nèi)工作，這與一些傳統(tǒng)的水性電池不同，后者在寒冷的天氣里是眾所周知的。
姚明表示，消費者會很快發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有電池技術(shù)的這一變化存在一個關(guān)鍵差異。“這些電池中的一種，作為汽車電池，可能會持續(xù)10年，”他說。除了減緩車輛和固定蓄電池的電池劣化之外，還可以使電池處理更容易，因為該材料不含重金屬。