新型電池

關(guān)于新型電池的介紹，科技風(fēng)景線小編已經(jīng)說的有幾次了，而之所以今天還要說一下新型電池，主要是因?yàn)檫@次所說的既不是氫電池、也不是石墨烯電池，更不是一直被人們爭議的核電池，而是一種中國科研人員成功研發(fā)的新型鈣離子電池！

想到鈣離子，估計(jì)大家的第一次感覺就是這個(gè)材料地球上可是多了去了，這可比鋰電池、石墨烯等物質(zhì)更容易提取了，確實(shí)如此，但是，再次之前人們?yōu)槭矝]有發(fā)現(xiàn)鈣離子電池呢？其實(shí)，人們?cè)谘兄齐姵氐臅r(shí)候，并不是說沒有發(fā)現(xiàn)鈣離子電池的可能性，而是發(fā)現(xiàn)了，結(jié)果卻是很不理想。

怎么個(gè)不理想呢？就是常溫下的鈣離子不能進(jìn)行可逆氧化反應(yīng)，說白了就是使用鈣離子制造電池，只能放電，而不能充電，這不就是最大的問題嗎？

現(xiàn)在我們的科研人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將近100℃的溫度情況下，離子在碳酸酯類電解液中能在鈣負(fù)極表面發(fā)生可逆沉積反應(yīng)，并且在100℃下能循環(huán)30周以上。這可是一個(gè)解決極具價(jià)值的發(fā)現(xiàn)，如果能夠想法將這個(gè)可逆沉積反應(yīng)的發(fā)生條件降低到常溫，那不就是很好的電池材料了嗎？

退一萬步說，如不能降低到常溫，那在一些特殊的高溫環(huán)境條件下，還是需要使用到一些特殊的電池的，而我們現(xiàn)在的電池反而不能夠正常使用了。當(dāng)然了，這不符合大眾的需求，所以，科研人員還必須想法將發(fā)生條件降低到室溫溫度。

只要去想，辦法總是會(huì)有的，我們的科研人員通過對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，以錫箔作為負(fù)極，以石墨作為正極，負(fù)極與鈣離子發(fā)生可逆合金化反應(yīng)，正極陰離子發(fā)生可逆插層/脫嵌反應(yīng)，電解液是溶有特殊材料的碳酸酯類溶劑。這樣，具有5V耐高壓特性、在室溫下循環(huán)350圈后容量保持率仍大于95%的新型電池誕生了。

對(duì)于這樣的新型鈣離子電池，你認(rèn)為會(huì)不會(huì)進(jìn)入實(shí)用化市場呢？科技風(fēng)景線小編可是認(rèn)為前景不錯(cuò)呢，畢竟鈣元素在地球上的儲(chǔ)量太豐富，制作電池的話，成本很低，所以對(duì)于新型鈣離子電池的生產(chǎn)來說，不用擔(dān)心儲(chǔ)量以及成本問題！

　　科技日?qǐng)?bào)合肥6月12日電（記者吳長鋒）記者從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院獲悉，該院固體物理研究所環(huán)境與能源納米材料中心，在生物質(zhì)衍生氮摻雜多孔碳作為多功能電極材料，在金屬鋅—空電池自驅(qū)動(dòng)脫鹽應(yīng)用研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究日前發(fā)表在《化學(xué)工程雜志》上。

目前，常用的脫鹽方法包括反滲透、熱蒸發(fā)、電滲析和電容去離子等。其中，電容去離子(CDI)技術(shù)利用在電極材料表面形成的雙電層來吸附水中帶電荷離子，從而達(dá)到鹽水淡化的目的。此技術(shù)不會(huì)造成二次污染且具有低能耗、低投資、低運(yùn)行成本的優(yōu)越性，還可利用可再生能源如太陽能、風(fēng)能等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，是海水/苦咸水脫鹽獲取淡水資源的理想技術(shù)。然而當(dāng)前廣泛使用的高效碳基CDI電極材料主要通過傳統(tǒng)化石燃料衍生物制備，無疑提高了其大規(guī)模應(yīng)用的成本。

為此，科研人員選擇豐富、廉價(jià)、可再生的、含天然氮元素的豆莢作為原料，通過輔助活化熱解的方法制備出具有多級(jí)開放孔結(jié)構(gòu)的氮摻雜碳材料，再將所得的氮摻雜多孔碳材料進(jìn)一步進(jìn)行磺化處理，得到磺酸功能化的多孔碳材料(S-NPC)。通過將所制備的S-NPC與氨化的活性炭分別作為電極材料組裝成CDI裝置，并用于脫鹽實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明，與其他碳材料相比，多孔碳材料展示出更加優(yōu)異的吸附性能，主要?dú)w因于其高的比表面積、多級(jí)開放孔結(jié)構(gòu)及其表面功能化的磺酸基官能團(tuán)協(xié)同作用，表明生物質(zhì)衍生的碳作為CDI電極材料具有很好的應(yīng)用前景。同時(shí)由于所制備NPC材料實(shí)現(xiàn)了異原子(如氮)的摻雜，因此其還展示出優(yōu)異的氧還原反應(yīng)(ORR)性能?；诖?，將金屬鋅—空電池與CDI體系有機(jī)整合，利用鋅—空電池供電實(shí)現(xiàn)了高效CDI脫鹽應(yīng)用。

作者：吳長鋒