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美国利用离子液体取代传统有机电解液 研发更安全/更持久储能设备

时间:2020-09-07 10:32:48|来源:|编辑:网络|点击:

盖世汽车讯 据外媒报道,美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的科学家们正在寻找安全、稳定且高效的先进材料,以延长电池的使用寿命,而且已经确定,此类材料本身就是问题解决方案的一部分。

(图片来源:德雷塞尔大学)

事实上,随着对电池材料界面研究以及对电池工作过程了解的增加,很多研究人员开始寻找新电池,以更快地满足人们对更持久便携式电子产品、电动汽车和电网固定储能设备的需求。

电子产品市场中主要的电源就是锂离子电池和超级电容器,此类电源主要用于需要电化学储能设备(EES)的多种消费和工业应用中,可以在各种环境中安全高效地运行,特别是在高温或低温下。

电解液是EES设备的重要组成部分,是正负极之间传输离子的传导桥梁,可以决定该设备的性能,即电池的充电速度有多快、放电时可以释放多少能量。电解液发生的意外变化也会让电池在效率降低之前,影响其充放电循环次数。

现在,橡树岭国家实验室的研究人员认为离子液体是一种很有发展前景的安全替代品,可以取代传统的电解液。因为离子液体是一种稳定、不易燃、不易蒸发的液体,运行电压高达6V,为电池具有更高的能量密度提供了可能性。(标准的家用电池的电压约为1.5V,锂离子电池电压为3至3.5V)。

但是,研究人员无法清楚了解离子液体与新研发的材料之间的互动情况。改进电极之后电池的充电速度更快,但是此类电池还是采用了传统的电解液。离子液体会让电池充电速度变慢,在电池界面研究先进电极和离子液体才能改善电池或电容器的性能,同时利用到离子液体的优点。于是,ORNL、德雷塞尔大学(Drexel)、波士顿大学(Boston University)和加州大学河滨分校(University of California, Riverside)的科学家们提出了一种整体法,以成功实现整个储能设备。

为了让数千种离子液体与众多新型先进电池材料相匹配,需要利用计算能力、机器学习和人工智能技术来处理大量数据,以及得出可能的组合和结果。因此,ORNL采用了计算建模法,以基本了解先进能源系统和储能设备(包括电池、超级电容器和光电电池)中的流体-固体界面,并进行实验概念验证和构建计算模型。

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