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美研发新型储能设备电动汽车充电仅需一分钟

字号+ 作者:admin 来源:未知 2011-10-10 16:47 我要评论( )

美研发新型储能设备电动汽车充电仅需一分钟 何屹 一种看起来与电池搭不上界的物质,成了突破电池技术瓶颈的关键。美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出一种新型储能设备,可以将充电时间

美研发新型储能设备电动汽车充电仅需一分钟
何屹

  一种看起来与电池搭不上界的物质,成了突破电池技术瓶颈的关键。美国俄亥俄州Nanotek仪器公司的研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发出一种新型储能设备,可以将充电时间从过去的数小时之久缩短到一分钟。该项研究发表在近期出版的《纳米快报》上。

  新储能设备又称石墨烯表面锂离子交换电池,或简称为表面介导电池(SMCS),它集中了锂电池和超级电容的优点,同时兼具高功率密度和高能量储存密度的特性。虽然目前的储能设备尚未采用优化的材料和结构,但性能已经超过了锂离子电池和超级电容。新设备的功率密度(即电池输出最大的功率除以整个燃料电池系统的重量或体积)为100千瓦/公斤,比商业锂离子电池高100倍,比超级电容高10倍。功率密度高,能量转移率就高,充电时间就会缩短。此外,新电池的能量储存密度为160瓦/公斤,与商业锂离子电池相当,比传统超级电容高30倍。能量储存密度越大,存储的能量就越多。

  新电池的关键是其阴极和阳极有非常大的石墨烯表面。在制造电池时,研究人员将锂金属置于阳极。首次放电时,锂金属发生离子化,通过电解液向阴极迁移。离子通过石墨烯表面的小孔,到达阴极。在充电过程中,由于石墨烯电极表面积很大,大量的锂离子可以迅速从阴极向阳极迁移,形成高功率密度和高能量密度。研究人员解释说,锂离子在多孔电极表面的交换可以消除嵌插过程所需的时间。下一步将重点研究电池的循环寿命。目前的研究表明,充电1000次后,可以保留95%容量;充电2000次后,尚未发现形成晶体结构。研究人员还计划探讨锂的不同存储机制对设备性能的影响。

  如果今后电动汽车广为流行,车辆充电的时间将比加油还要快,而且比加油还便宜。研究人员表示,除电动汽车外,该设备还可用于再生能源储存,如储存太阳能和风能及智能电网发、输的电量。

  

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