研究人员开发出新型可充电电池 储存电量为当前电池的6倍

据国外媒体报道，由斯坦福大学领导的一个国际研究小组开发了一种新型可充电电池，它可以存储6倍于当前电池的电量。这项研究将加速可充电电池的应用，并使电池研究人员不断实现该领域的目标:创造一种高性能的可充电电池，每周只需给手机充电一次，即可将电动汽车的续航里程提高6倍。

这种新型电池被称为碱金属氯电池，由斯坦福大学化学教授戴宏杰和博士生朱冠洲领导的研究小组开发，基于氯化钠(Na/Cl2)或氯化锂(Li/Cl2)向氯的化学转化。当电子从可充电电池的一侧移动到另一侧时，可充电电池会将化学物质恢复到原始状态，以便再次使用。然而，当不可充电电池的电荷用完时，其化学物质就无法回收。

(来源:斯坦福大学)

戴说:“充电电池有点像摇椅。它会向一个方向倾斜，但充电时会变得摇摇晃晃。新的可充电电池就像一把高摇椅。”

偶然发现

到目前为止，还没有人开发出高性能的可充电钠氯或锂氯电池，因为氯的活性太强，无法有效地转化回氯化物。有些电池虽然可以充电到一定程度，但是性能也很差。

事实上，戴和朱最初并没有打算制造可充电的氯化钠电池和氯化锂电池，只是想通过使用氯化亚砜来改进现有的电池技术。亚硫酰氯是锂亚硫酰氯电池的主要成分之一，锂亚硫酰氯电池是20世纪70年代首先发明的一次性电池。

然而，在早期涉及氯和氯化钠的实验中，斯坦福大学的研究人员注意到，从一种化学物质到另一种化学物质的转化可以稳定下来，从而实现部分充电。戴说:“我认为这是不可能的，但我们至少花了一年时间才真正意识到发生了什么。”

在接下来的几年里，该团队通过测试电池阴极的许多不同材料，澄清了可逆化学物质，并寻找提高其效率的方法。当研究人员使用国立中正大学李远耀教授和他的学生洪春泰的先进多孔碳材料形成电极时，他们取得了重大突破。碳材料具有纳米球结构，并填充有许多超细孔。在实践中，这些空心球就像一块海绵，吸收大量原本敏感的氯分子，储存起来，然后在微孔中转化成盐。

朱解释说:“当电池充电时，氯分子被捕获在碳纳米球的微孔中并受到保护。然后，当电池需要放电或放电时，我们可以将电池放电，将氯气转化为NaCl，也就是盐，多次循环重复这个过程。目前我们最多能循环200次，但仍有提升空间。”

因此，电池设计在高能量密度方面取得了进一步的进展。到目前为止，研究人员已经认识到阴极材料的比容量为每克1200 mAh，而目前商用锂离子电池的容量为每克200 mAh。"

研究人员预测，这种电池将用于无法频繁充电的场景，如卫星或遥感器。许多卫星因为电池没电而漂浮在轨道上。但是，未来配备长寿命充电电池的卫星可以配备太阳能充电器，从而将实用性扩大许多倍。但就目前而言，他们开发的工作原型可能仍然适用于小型日常电子产品，如助听器或遥控器。对于消费电子产品或电动汽车，在设计电池结构、提高能量密度、扩大电池规模、增加循环次数等方面还有大量工作要做。据国外媒体报道，由斯坦福大学领导的一个国际研究小组开发了一种新型可充电电池，它可以存储6倍于当前电池的电量。这项研究将加速充电电池的应用，并使电池研究人员不断实现这一领域的目标:创造高性能的充电电池……ery，一周只需给手机充一次电，电动车续航里程增加6倍。

这种新型电池被称为碱金属氯电池，由斯坦福大学化学教授戴宏杰和博士生朱冠洲领导的研究小组开发，基于氯化钠(Na/Cl2)或氯化锂(Li/Cl2)向氯的化学转化。当电子从可充电电池的一侧移动到另一侧时，可充电电池会将化学物质恢复到原始状态，以便再次使用。然而，当不可充电电池的电荷用完时，其化学物质就无法回收。

(来源:斯坦福大学)

戴说:“充电电池有点像摇椅。它会向一个方向倾斜，但充电时会变得摇摇晃晃。新的可充电电池就像一把高摇椅。”

偶然发现

到目前为止，还没有人开发出高性能的可充电钠氯或锂氯电池，因为氯的活性太强，无法有效地转化回氯化物。有些电池虽然可以充电到一定程度，但是性能也很差。

事实上，戴和朱最初并没有打算制造可充电的氯化钠电池和氯化锂电池，只是想通过使用氯化亚砜来改进现有的电池技术。亚硫酰氯是锂亚硫酰氯电池的主要成分之一，锂亚硫酰氯电池是20世纪70年代首先发明的一次性电池。

然而，在早期涉及氯和氯化钠的实验中，斯坦福大学的研究人员注意到，从一种化学物质到另一种化学物质的转化可以稳定下来，从而实现部分充电。戴说:“我认为这是不可能的，但我们至少花了一年时间才真正意识到发生了什么。”

在接下来的几年里，该团队通过测试电池阴极的许多不同材料，澄清了可逆化学物质，并寻找提高其效率的方法。当研究人员使用国立中正大学李远耀教授和他的学生洪春泰的先进多孔碳材料形成电极时，他们取得了重大突破。碳材料具有纳米球结构，并填充有许多超细孔。在实践中，这些空心球就像一块海绵，吸收大量原本敏感的氯分子，储存起来，然后在微孔中转化成盐。

朱解释说:“当电池充电时，氯分子被捕获在碳纳米球的微孔中并受到保护。然后，当电池需要放电或放电时，我们可以将电池放电，将氯气转化为NaCl，也就是盐，多次循环重复这个过程。目前我们最多能循环200次，但仍有提升空间。”

因此，电池设计在高能量密度方面取得了进一步的进展。到目前为止，研究人员已经认识到阴极材料的比容量为每克1200 mAh，而目前商用锂离子电池的容量为每克200 mAh。"

研究人员预测，这种电池将用于无法频繁充电的场景，如卫星或遥感器。许多卫星因为电池没电而漂浮在轨道上。但是，未来配备长寿命充电电池的卫星可以配备太阳能充电器，从而将实用性扩大许多倍。但就目前而言，他们开发的工作原型可能仍然适用于小型日常电子产品，如助听器或遥控器。对于消费电子产品或电动汽车，在设计电池结构、提高能量密度、扩大电池规模、增加循环次数等方面还有大量工作要做。

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