半固態(tài)電池原理

麻省理工學(xué)院材料科學(xué)和工程學(xué)教授蔣業(yè)明(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研制出了一款名為"劍橋原油"的半固態(tài)液流電池，其不僅減少了電池內(nèi)的"無(wú)效材料"，而且提高了電池的能效。

在普通電池內(nèi)，離子通過(guò)液體或粉末電解液在兩個(gè)固體電極之間來(lái)回穿梭，迫使電子在連接電極的外部電線上流動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電流。而在新電池內(nèi)，電極為細(xì)小的鋰化合物粒子與液體電解液混合形成的泥漿，電池使用兩束泥漿流，一束帶正電，一束帶負(fù)電。兩束泥漿都通過(guò)鋁集電器和銅集電器，兩個(gè)集電器之間有一個(gè)能透水的膜。當(dāng)兩束泥漿通過(guò)膜時(shí)，會(huì)交換鋰離子，導(dǎo)致電流在外部流動(dòng)。為了重新給電池充電，只需要施加電壓讓離子后退穿過(guò)膜即可。

據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家研制出了一種新型半固態(tài)液流電池，其成本僅為現(xiàn)有電動(dòng)汽車所用電池的三分之一，但卻能讓電動(dòng)汽車一次充電的行駛里程加倍。

現(xiàn)在，電動(dòng)汽車的發(fā)展受制于電池笨重、昂貴且浪費(fèi)空間。例如，日產(chǎn)公司聆風(fēng)(Leaf)電動(dòng)汽車電池三分之二的體積內(nèi)充斥著提供結(jié)構(gòu)支持但不產(chǎn)生電力的材料，非常耗電。另外，傳統(tǒng)的電池組包含幾百個(gè)電池，每個(gè)電池都包含眾多固體電極。這些電極上有金屬箔集電器，采用塑料薄膜分隔。要增加儲(chǔ)能，就要增加電極材料，因此，就需要更多金屬箔和塑料薄膜，使得電池非常笨重。

蔣業(yè)明表示，他們研制出的鋰"半固體"流體電池每單位體積傳遞的電力是傳統(tǒng)電池的10倍。新電池每制造出1千瓦時(shí)電力的成本為250美元，為現(xiàn)有電池成本的三分之一。而且，充電一次，電動(dòng)汽車可行駛300公里，是現(xiàn)有電池的2倍。

科學(xué)家們表示，這種電池有三種充電方式可供選擇:抽出失效的泥漿并注入新鮮的泥漿;前往充電站，在此處用新鮮泥漿取代失效的泥漿;用電流給泥漿重新充電。采用前兩種方法，只需幾分鐘就能給電池充滿電。