Die Lithiumbatterie tritt in eine neue Ära ein

Vielen Menschen ist möglicherweise nicht klar, was eine Lithiumbatterie ist, die in Notebooks, Elektroautos und Mobiltelefonen weit verbreitet ist. Zuvor waren Lithiumbatterien lange Zeit mit Engpässen bei langer Ladezeit und kurzer Lebensdauer konfrontiert. Dieser Engpass wurde jedoch kürzlich von einem Forschungsteam in Singapur gebrochen, und infolgedessen beginnt eine neue Ära der Lithiumbatterien.

Der neue Schnellladebatterie kann in 2 Minuten zu 70% aufgeladen werden und hat eine Lebensdauer von bis zu 20 Jahren, was dem 10-fachen der aktuellen Akkulaufzeit entspricht.

Die Lithiumbatterie besteht hauptsächlich aus einem positiven Elektrodenmaterial (wie Lithiumkobaltoxid), einem Elektrolyten und einem negativen Elektrodenmaterial (wie Graphit). Beim Laden werden Lithiumionen aus dem Lithiumkobaltoxid-Kristallgitter des positiven Elektrodenmaterials extrahiert und nach dem Durchgang durch den Elektrolyten in den Schichtgraphit eingebettet; Beim Entladen werden Lithiumionen aus dem Gitter des Schichtgraphits extrahiert und durch den Elektrolyten Lithiumkobaltoxid in den Elektrolyten eingebettet.

Während des Ladens und Entladens der Batterie werden Lithiumionen zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode hin und her übertragen, so dass die Lithiumbatterie auch als "Schaukelstuhlbatterie" bezeichnet wird. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler einen neuen Typ von Lithiumbatterien entwickelt, insbesondere Lithium-Schwefel-, Lithium-Sauerstoff- und Nano-Silizium-Batterien mit hoher Kapazität. Aufgrund des komplizierten Syntheseverfahrens, der hohen Kosten, der kurzen Lebensdauer usw. scheiterten jedoch viele Ergebnisse. Werde populär.

Die herkömmliche Lithium-Ionen-Batterie kann nicht schnell aufgeladen werden, was hauptsächlich durch die Sicherheitsleistung der Graphitelektrode begrenzt ist, und die Batterie bildet auf der Oberfläche der Elektrode eine Festelektrolytmembran, die den "Schritt" der Lithiumionen blockiert und dadurch verlangsamt die Lithiumionen-Transportgeschwindigkeit verringern. Die Innovation der neu erfundenen neuen Lithiumbatterie besteht darin, dass anstelle eines herkömmlichen Graphitmaterials ein ultralanges Titandioxid-Nanoröhrengel als Batterie-Negativ verwendet wird. Dieses neue Material bildet keine Elektrolytmembran, und Lithiumionen können schnell eingebettet werden, um einen schnellen Ladungseffekt zu erzielen.

Gleichzeitig erreicht die neue Batterie dank der speziellen Struktur des eindimensionalen Titandioxid-Nanogels einen Durchbruch im Leben und die Anzahl der Zyklen kann zehntausende Male erreichen. Wenn eine Ladung einmal am Tag angenommen wird, kann sie länger als 20 Jahre verwendet werden. Darüber hinaus ist das in dieser Forschung verwendete Titandioxid (allgemein bekannt als Titandioxid) kostengünstig und leicht zu verarbeiten, weist eine gute Wiederholbarkeit der Batterie, eine hohe Zuverlässigkeit auf und kann nahtlos in bestehende Prozesse integriert werden, und seine Aussichten für industrielle Anwendungen sind sehr positiv .

Lithiumbatterien erschienen in den 1970er Jahren. 1991 veröffentlichte Sony seinen ersten kommerziellen lithium-akku, der seitdem das Gesicht der Unterhaltungselektronik revolutioniert hat. Trotz des zunehmenden Einsatzes von Lithiumbatterien wurden deren Lebensdauer und Lebensdauer nicht effektiv beeinträchtigt, was auch die rasche Entwicklung von Elektrofahrzeugen und anderen Industrien behinderte.

Dieser neue technologische Durchbruch wird weitreichende Auswirkungen auf viele Bereiche haben. Im Bereich mobiler Geräte können neue Batterien die „erzwungene Beseitigung“ einiger elektronischer Geräte vermeiden. Das Feld der Elektrofahrzeuge wird ebenfalls stark profitieren, nicht nur die Ladezeit kann betragen. Die Stunde wird auf einige Minuten verkürzt, und der Benutzer muss den teuren Akku (der etwa 10.000 US-Dollar kostet) nicht häufig austauschen, was Vorteile bringt die weitere Popularisierung von Elektrofahrzeugen.

Ein Engpass bei der aktuellen Entwicklung von Lithiumbatterien besteht jedoch darin, dass beim Erhöhen der Kapazität die Ladegeschwindigkeit und die Zykluslebensdauer geopfert werden müssen und es schwierig ist, eine hohe Kapazität durch Erhöhen der Ladegeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. In Zukunft muss der Austausch von Batterien einerseits die Sicherheitsleistung verbessern, beispielsweise die Untersuchung fester halbfester Elektrolyte. Andererseits ist es notwendig, die Forschung und Entwicklung von Anodenmaterialien mit großer Kapazität zu beschleunigen, um den Durchbruch in der Energiedichte von Lithiumbatterien zu realisieren.

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