瑞士尋獲新型抗腐蝕材料，盼提升鋁電池應(yīng)用與效率
2018年05月14日 11:9
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科技新報(bào)
分類(lèi)： 鋁相關(guān)資訊
科學(xué)家致力于發(fā)展低成本、高效與安全電池，而身為鋰離子電池后起之秀，也有不少科學(xué)家關(guān)注并不斷研發(fā)鋁電池（aluminium batteries），其中瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（Empa）與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETHZ）已找出兩種材料，可望提升鋁電池效率與增加用途廣泛性。
根據(jù)在《Advanced Materials》報(bào)告，氮化鈦（titanium nitride）與聚芘（Polypyrene）為良好替代材料，前者為導(dǎo)電性高與耐腐蝕性強(qiáng)的合成陶瓷材料，由常見(jiàn)的鈦和氮元素組成，且易于制造；后者則為碳?xì)浠衔铮瑑?chǔ)存容量可與石墨相競(jìng)爭(zhēng)，可做為電池正極材料。
由于鋁電池電解質(zhì)腐蝕性極強(qiáng)，甚至可腐蝕不銹鋼與金，因此科學(xué)家正在尋找替代材料或是抗腐蝕材料。而氮化鈦可是說(shuō)是該研究的突破口，該材料比不銹鋼更有效阻擋腐蝕性電解質(zhì)，同時(shí)也能以薄膜生產(chǎn)，如此一來(lái)就可以覆涂在電池上的聚合箔（polymer foils），ETHZ 功能性無(wú)機(jī)材料教授 Maksym Kovalenko 認(rèn)為，研究可進(jìn)一步提升氮化物的多功能性。
科學(xué)家已成功在實(shí)驗(yàn)室打造氮化鈦鋁電池（見(jiàn)首圖）。Kovalenko 指出，氮化鈦也可以用在金屬導(dǎo)體，甚至能將其印刷在塑料上，其潛在應(yīng)用也不限于鋁電池，也可用在鈉基電池、鎂基電池或高壓鋰離子電池。
▲ 聚芘的分子結(jié)構(gòu)。
第二種材料聚芘則為聚合物分子結(jié)構(gòu)，當(dāng)其分子鏈無(wú)序聚集時(shí)，聚芘會(huì)具有導(dǎo)電性。Kovalenko 表示，分子鏈之間存有許多空間，可讓電解質(zhì)中較大離子能夠滲入電極材料。團(tuán)隊(duì)則認(rèn)為聚芘和氮化鈦都是可撓式材料，可望用于可撓式電池，但目前該材料仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。
這兩項(xiàng)材料發(fā)展皆有望提升再生能源的儲(chǔ)能應(yīng)用。當(dāng)日照強(qiáng)烈與風(fēng)大時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)可有效儲(chǔ)存電力，以免發(fā)生缺電或是綠能供過(guò)于求的窘境。雖然在儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池效率高，也是當(dāng)今最為廣泛技術(shù)，但由于鋰礦地球含量比鎂、鈉與鋁還要低，萃取也具困難性，鋰離子電池并不適合大范圍使用。
報(bào)告指出，目前迫切需要低成本和可大規(guī)模應(yīng)用的固定式電力儲(chǔ)能設(shè)備，為此目標(biāo)，現(xiàn)在已有一波新型電池研發(fā)浪潮，而這些電池大多是由地表含量高且易于制造的零件組成。
責(zé)任編輯：于璐
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