可持续低成本电池的新材料

能源转换取决于允许廉价的临时储存可再生能源的技术。一个有前途的新候选人是铝电池，这是由廉价和丰富的原材料。来自Maksym Kovalenko研究小组的科学家们正在研究和开发由丰富的原材料制成的电池，该研究小组设在苏黎世联邦理工大学和EMPA的薄膜和光伏实验室。研究人员已经确定了两种新材料，它们可以带来铝电池发展的关键进展。第一种是耐腐蚀材料的导电部分的电池；第二是一种新材料的电池正极，可以适应广泛的技术要求。作为铝电池电解液的腐蚀性电解液极具侵略性，腐蚀不锈钢，甚至金和铂，科学家们正在为这些电池的导电部件寻找耐腐蚀材料。Kovalenko和他的同事在Empa的薄膜和光伏实验室已经发现了他们正在寻找的氮化钛，这是一种表现出足够高导电性的陶瓷材料。“这个化合物是由丰富的元素钛和氮组成的，而且很容易制造，”来自EMPA的Stephan Buecheler解释说。科学家们已经成功地在实验室中用氮化钛制成的导电部件制造铝电池。该材料可以容易地以薄膜的形式生产，也可以作为覆盖在诸如聚合物箔等其他材料上的涂层。Kovalenko认为，也有可能从传统金属制造导体并用氮化钛涂覆它们，或者甚至在塑料上印刷导电氮化钛磁道。此外，氮化钛的潜在应用还不限于铝电池。这种材料也可用于其他类型的电池中，例如，基于镁或钠的电池，或高压锂离子电池中使用的材料。Kovalenko说。另一种是石墨替代品WPAP6023 602IMG WPAP60300 1BR。第二种新材料可用于正ELE。铝电池的极板。而这些电池中的负极是由铝制成的，正极通常是由石墨制成的。现在，Kovalenko和他的团队已经发现了一种新的材料，它可以用电池储存的能量来对抗石墨。所涉及的材料是聚芘，具有链状（聚合物）分子结构的烃。在实验中，材料的样本，特别是分子链无序排列的样本被证明是理想的。在分子链之间存在大量的空间。这使得电解质溶液中相对较大的离子能够很容易地穿透和充电电极材料。Kovalenko解释说，含有聚吡咯的电极的优点之一是科学家能够影响其特性，例如孔隙率。因此，该材料可以完美地适应特定的应用。与此相反，目前使用的石墨是矿物。“从化学工程的角度来看，它不能被修改，”Kovalenko说。“因为氮化钛和聚芘都是柔性材料，所以研究人员认为它们适合在袋细胞中使用（用柔性薄膜封装的电池）。