硒化铬正极提升钾离子电池性能

Josiah02 · 发表于 2024-11-4 20:59:59

科学家表示，材料科学的突破可能有助于开发新一代价格实惠的电池。由格拉斯哥大学化学家和亥姆霍兹乌尔姆研究所电池测试专家领导的国际研究团队在钾离子电池中采用了一种由铬和硒制成的材料。
由于钾的储量丰富且具有快速充电等优势材料特性，这一发现使电池向成为锂离子系统的可行替代品更近了一步。
专家认为，未来这种电池可能比锂离子电池更便宜、更容易制造，从而开辟包括储存可再生能源产生的电力在内的应用。
格拉斯哥大学化学学院的 Alexey Ganin 博士是这篇论文的主要作者，也是格拉斯哥固体电化学 (GECOS) 小组的负责人。他表示：“近年来，锂离子电池已广泛应用于从智能手机到电动汽车的各种设备，性能优异，但锂是一种相对稀有的元素，因此具有重要的战略意义。
“钾是一种更为丰富的材料，钾离子电池作为储存和输送大量电力的替代方法具有很大的潜力。采用钾离子电池进行固定存储可以帮助释放锂资源，以便将来用于能源密集型的移动应用。”
目前性能最佳的钾离子电池设计中，有些采用的阴极材料是普鲁士白。然而，它们的设计很复杂，因为需要将普鲁士白与碳混合，以提高其导电性，从而达到最佳效果。
在《材料化学 A 期刊》上发表的一篇论文中，研究人员展示了他们的自然导电的硒化铬阴极如何在碳含量不到 10% 的情况下实现高性能。他们的原型容量为每克 125 毫安时，非常接近其理论最大容量每克 127 毫安时。
该材料的层状特性使钾离子在充电和放电过程中更容易在层间移动。这使得电池在实验室条件下即使在高速充电和放电时也能保持 85% 的容量。
该团队的下一步是进一步研究寻找一种电解质，这将有助于在未来改进电池设计时提高性能。
Ganin 博士补充道：“这些结果很有希望，但我们相信，使用合适的电解质可以进一步提高电池的性能。设计好的锂离子电池电解质可以现成购买，但还需要进一步研究来改进钾离子电池电解质的性能。我们热衷于与机器人专家合作，他们可以帮助我们测试数千种潜在的化学组合，以找到最适合我们电池的候选材料。”

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