西工大專(zhuān)家研制出新型電池 比鋰電池續(xù)航時(shí)間提升7倍

新研制的鋰-二氧化碳電池 本報(bào)記者 張彥剛 攝

近期由西北工業(yè)大學(xué)納米能源材料研究中心謝科予教授團(tuán)隊(duì)所研究的鋰-二氧化碳電池，比同等體量的傳統(tǒng)鋰電池提升了7倍，而且所用材料更加環(huán)保。該研究在各類(lèi)電子產(chǎn)品、交通工具甚至航空、航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

在謝科予教授的實(shí)驗(yàn)室，一塊圓形的紐扣電池引起了記者的注意，別看它個(gè)頭小， 這就是謝教授團(tuán)隊(duì)一直研究的“鋰-二氧化碳電池”。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)電池的一側(cè)并非封閉結(jié)構(gòu)，而是由許多孔洞構(gòu)成。據(jù)謝教授介紹，與目前已經(jīng)大量商業(yè)化應(yīng)用的鋰電池相比，鋰-二氧化碳電池最大的優(yōu)勢(shì)就是具有更高的能量密度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，其容量比是鋰電池的7倍，假設(shè)我們現(xiàn)在使用的手機(jī)電池可以續(xù)航3天，未來(lái)使用同等重量同等體積的鋰-二氧化碳電池或許可以使用21天甚至更久。

它的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是利用二氧化碳?xì)怏w提供電能，可謂是變“廢”為寶。同時(shí)在整個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，比傳統(tǒng)的鋰電池更加綠色環(huán)保。

鋰-二氧化碳電池具有巨大的發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用價(jià)值，作為金屬氣體電池家族之一，其工作原理與傳統(tǒng)電池相比都是全新的。謝科予教授團(tuán)隊(duì)從催化反應(yīng)機(jī)理和電極的宏觀設(shè)計(jì)入手解決這一難題。

由于之前沒(méi)有做過(guò)此類(lèi)研究，一切都是從零開(kāi)始，從基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)體、實(shí)驗(yàn)條件方案到測(cè)試的設(shè)備裝置都需要團(tuán)隊(duì)自己搭建。“我們摸索了一整年才把工藝搞清楚。”項(xiàng)目組成員王輝說(shuō)。

團(tuán)隊(duì)攻克了在實(shí)驗(yàn)中遇到的諸多問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種具有強(qiáng)界面電子相互作用的硫化鋅量子點(diǎn)——氮摻雜石墨烯雙向催化劑，首次將界面相互作用引入鋰-二氧化碳電池，并深入揭示其作用機(jī)制。鋰-二氧化碳電池的電化學(xué)性能得到了大幅度提升。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，目前謝科予教授團(tuán)隊(duì)所研究的鋰-二氧化碳電池已經(jīng)具備了在某些特定環(huán)境中應(yīng)用的能力。“后續(xù)我們可能會(huì)圍繞鋰金屬負(fù)極方面做一些保護(hù)，更好地提高電池的循環(huán)效率。”團(tuán)隊(duì)成員周麗嬌稱(chēng)。除此以外，團(tuán)隊(duì)未來(lái)還將試圖用固體聚合物替代現(xiàn)有的電解液，為鋰-二氧化碳電池提供更多應(yīng)用場(chǎng)景。