最新電池技術之三維電極是什么?
傳統的電池技術中電池內有三個元件:分別位于電池兩端的陰極和陽極以及作為橋梁的電解液,而最新(xin)(xin)電(dian)(dian)池(chi)(chi)技術(shu)的突破重要在(zai)于在(zai)微尺度(du)(du)上將(jiang)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的陽極和陰極整合(he)在(zai)了一(yi)(yi)起。據英國(guo)廣播公司(si)(BBC)近日報道(dao),美國(guo)科學家制造出(chu)一(yi)(yi)種擁有三(san)維電(dian)(dian)極的新(xin)(xin)式微電(dian)(dian)池(chi)(chi)模型(xing),與目前的商用電(dian)(dian)池(chi)(chi)相(xiang)比,同(tong)樣功(gong)能的新(xin)(xin)電(dian)(dian)池(chi)(chi)僅為其(qi)十分之一(yi)(yi),而再(zai)充電(dian)(dian)速度(du)(du)則為其(qi)1000倍。


三(san)維電(dian)(dian)極(ji)(ji)有兩種(zhong)形式(shi),一種(zhong)是(shi)(shi)在二(er)維電(dian)(dian)極(ji)(ji)之間填充(chong)均勻混合(he)的導(dao)(dao)電(dian)(dian)顆(ke)(ke)粒和絕緣顆(ke)(ke)粒,當外加電(dian)(dian)壓足(zu)夠高時(shi),使(shi)導(dao)(dao)電(dian)(dian)顆(ke)(ke)粒沿(yan)電(dian)(dian)場線(xian)方向(xiang)兩端的電(dian)(dian)位(wei)超過陰極(ji)(ji)和陽極(ji)(ji)反應的可(ke)逆電(dian)(dian)勢時(shi),導(dao)(dao)電(dian)(dian)顆(ke)(ke)粒表面帶(dai)電(dian)(dian),稱為新的一極(ji)(ji)。第二(er)種(zhong)是(shi)(shi)將電(dian)(dian)極(ji)(ji)結構(gou)做成三(san)維結構(gou),就是(shi)(shi)立體(ti)結構(gou)。
三維電極(ji)法是在二維平(ping)面電極(ji)的(de)基礎上開發研制的(de),與其它處(chu)理方法相比(bi),該方法具有(you)以下特點:
1、 與傳統的二維平面(mian)電(dian)極(ji)相比,三維電(dian)極(ji)能夠增(zeng)加電(dian)解槽的面(mian)體(ti)比,且(qie)因(yin)填充粒子(zi)間距小(xiao)而增(zeng)大(da)物質(zhi)的傳質(zhi)速度(du),提高電(dian)流效率和處理效果
2、 三維電極(ji)反(fan)應器設備相對較為簡單、緊湊,占(zhan)地面(mian)積少,粒(li)子電極(ji)長時間不(bu)需再(zai)生處理,操(cao)作費用低,易(yi)于控(kong)制,便(bian)于實現工(gong)業化(hua);
3、 處(chu)(chu)理(li)時不需添加化學藥品,后(hou)處(chu)(chu)理(li)簡單,無二次污染(ran),被稱為“環境(jing)友好(hao)型處(chu)(chu)理(li)技術”;
最新電池技術(shu)之三維(wei)電極是首先制造(zao)出一(yi)個(ge)由細(xi)小(xiao)的聚(ju)苯乙烯球(qiu)(qiu)組成的網格;接著用金(jin)屬填滿球(qiu)(qiu)內(nei)外;再將球(qiu)(qiu)溶解,留(liu)下(xia)一(yi)個(ge)三維(wei)的金(jin)屬支架,并(bing)(bing)在該金(jin)屬支架上添(tian)加了一(yi)個(ge)鎳錫合金(jin)陽極和氫氧(yang)化錳(meng)礦物質陰(yin)極;最后,將該裝置依附到一(yi)塊玻璃的表面,并(bing)(bing)將玻璃表面沒入300攝氏度的液(ye)體(作為電解質)中。
最(zui)(zui)新電(dian)(dian)池(chi)(chi)技術之三維電(dian)(dian)極的(de)陰極和(he)陽極距離(li)非(fei)常(chang)近(jin),使得位于電(dian)(dian)池(chi)(chi)兩極用來發生(sheng)反應的(de)離(li)子和(he)電(dian)(dian)子不(bu)要行進很遠,因(yin)此能更快出現(xian)能量。而且,最(zui)(zui)新技術可以擴(kuo)展,可以將電(dian)(dian)池(chi)(chi)做得比較(jiao)大。
雖然說(shuo)最(zui)新(xin)電池技術之三(san)維電極(ji)有(you)很多的優勢,但是安全問(wen)題或許會成(cheng)為(wei)其市場化的絆(ban)腳石。
最(zui)新(xin)電池(chi)(chi)技(ji)術(shu)之三維電極(ji)的(de)難題挑戰在于制造出一個足夠穩(wen)固的(de)微電池(chi)(chi)陣列(lie),通過(guo)(guo)一個成本(ben)低(di)廉且可不斷擴大的(de)過(guo)(guo)程,使整個電池(chi)(chi)陣列(lie)不出現一次短路。最(zui)新(xin)研究證明了最(zui)新(xin)電池(chi)(chi)技(ji)術(shu)之三維電極(ji)可以獲得(de)很高的(de)能量密度,但問題在于如何(he)擴大規模以便(bian)進行(xing)工業化生產,同時找到更簡單的(de)制造方法并解決安(an)全問題。目(mu)前(qian)并不了解這種微電池(chi)(chi)是否容易(yi)自燃(ran),鈷酸鋰離(li)子電池(chi)(chi)就存在這一問題。

 




