鉅大LARGE | 點擊量:949次 | 2019年11月20日
鋰離子電池仿生技術分析
我們知道,人類所有的靈感都是大自然的饋贈,開發最新技術的靈感來自大自然:為能更快地為鋰離子電池的多孔電極灌注液體電解質,德國卡爾斯魯爾技術研究院(KIT)的科學家利用一種與樹木傳輸水分相仿的物理化學效應,開發出了能大幅度縮短時間、降低生產成本的新技術。
現代電池內部的電極如海綿般呈多孔狀,與家用海綿不同的是,其孔徑為微米尺度。因而電池具有很大的表層,為充電與放電的化學過程提供空間。具備了這個前提,才能為電動汽車開發出行程遠、充電快的電池。
只是要優化功能,還必須使全部電極孔充滿電解質。液體電解質為傳輸介質,帶電離子依靠它在電池內的正、負極之間流動。沒有電解液,電池內就沒有負載平衡,外部也就不會出現電流。然而目前所有用于汽車工業的高能量電池,其電解液對電極表層的濕潤性都很差。為使電解液盡可能滲入所有孔隙,以便最大限度地提高電池性能,電池生產廠家至今需要耗費很多時間和成本:利用昂貴而費時的真空與低溫保存工藝,來迫使液體進入電極材料。
而使用新研發的工藝,可大大縮短生產時間,從原先需要的幾小時縮至幾分鐘。為達到這個驚人的效果,德國科學家在一定程度上模仿了自然現象,利用機械化工技術改造電極,使其能像大樹吸收水分那樣有效吸取電解液,如此電解液便能迅速充盈全部表層,甚至能顯著改善相關電池的性能。科學家憑借對電極的創新改造,實現了大幅度縮短鋰離子電池灌注電解液生產時間并降低生產成本的研發目標。
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