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  • 自我修复电池诞生!发明出一种高容量长寿命电池

    自我修复电池诞生!发明出一种高容量长寿命电池

    东京大学工程师们不断地探索改进电池技术的新方法,Yamada教授和他的团队开发了一种材料,可以显著延长电池的寿命,并为电池提供更高的容量。从智能手机到起搏器和汽车,电池为我们这个世界的大部分设备提供动力,它们的重要性只会继续增长。许多人认为,电池有两个特殊的方面需要改进,以满足我们未来的需求。这些是电池的寿命和容量——它能储存多少电量。你的设备很可能使用一种叫做锂离子电池的电池。

    自我修复电池诞生!发明出一种高容量长寿命电池

    但另一种基于钠而非锂的电池可能很快就会普及。这两种电池都能储存和释放大量的电荷,这要感谢组成材料传递电子的方式。但是在锂电池和钠电池中,重复的充电和使用循环会随着时间的推移显著降低存储容量。在一个典型的电池里,有好几层金属材料。当电池充电和放电时,这些层会降解并产生裂缝或片状物,即所谓的堆积故障,从而降低电池储存和传输电量的能力。这些堆积故障的发生是由于材料被一种叫做范德瓦尔斯力的弱力结合在一起,这种力很容易被充电和使用过程中施加在材料上的应力所压倒。

    自我修复电池诞生!发明出一种高容量长寿命电池

    • 自修复电池使用寿命将比目前的电池更长。图片: Atsuo Yamada

    如果电池是用一种模型材料——氧化还原层状氧化物(Na2RuO3)制成,那么就会发生一些不同寻常的事情。不仅充放电循环的降解作用减弱,而且这些层实际上是自我修复。这是因为研究人员证明的材料被一种叫做库仑力的力牢牢抓住,这种力比范德瓦尔斯力强得多。这意味着电池可以有更长的使用寿命,但它们也可能被推到目前损害电池的水平之外,提高电池的能量密度对实现电气化运输至关重要。

    自我修复电池诞生!发明出一种高容量长寿命电池

    参考期刊《Nature Communications》

    DOI: 10.1038/s41467-019-09409-1

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