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电池技术大突破,日本开发出全固态空气蓄电池

2023-05-25 17:31:33 综合报道 阅读:
5月24日,据早稻田大学官网消息,由日本山梨大学和早稻田大学合作组成的研究团队开发出以质子交换膜为电解质,以具有氧化还原活性的有机物为负极的全固态空气蓄电池。这种电池可反复充放电,轻便且安全性好,在弯折状态下也能使用,有望应用于便携电子设备。

5月24日,据早稻田大学官网消息,由日本山梨大学和早稻田大学合作组成的研究团队开发出以质子交换膜为电解质,以具有氧化还原活性的有机物为负极的全固态空气蓄电池。这种电池可反复充放电,轻便且安全性好,在弯折状态下也能使用,有望应用于便携电子设备。m3Jednc

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简化的电池结构和电池反应m3Jednc

与普通蓄电池相比,空气电池用氧气取代金属,重量大幅减轻,具有轻便、能量密度高等优点,但也正因空气电池由空气中的氧气(正极活性物质)、金属(负极活性物质)和离子传导性电解质构成,存在着蒸发、起火等安全问题,另一个问题则是负电极活性材料由于氧气和水分而劣化。m3Jednc

为此,该研究团队尝试分别用具有氧化还原活性的有机化合物2,5-二羟基-1,4-苯醌及该化合物的聚合物作为电池负极活性物质,用质子交换膜作为电解质,正极使用含铂催化剂的气体扩散电极,其活性物质为氧气,以此构成全固态空气蓄电池。经测试,该电池在恒定速率(15C的放电速率)下的实验中,充放电可以重复30个循环,此外,其负极活性物质利用率提高了40%以上,全固态空气蓄电池的容量提高了6倍以上。m3Jednc

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循环测试的结果,放电容量(黑色)和库仑效率(红色)m3Jednc

据介绍,虽然锂离子蓄电池的性能和耐久性日益提高,但锂的资源有限,且液态电解质如漏液、蒸发、起火风险等问题仍难以解决。而该研究开发的全固态空气蓄电池采用安全的有机氧化还原化合物和质子导电聚合物薄膜,无需任何操作,安全性极高。未来,通过提高构成材料的性能和优化,提高耐久性,有望应用于手机和小型电子设备等移动设备的电源。m3Jednc

责编:Ricardo
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