还在为手机一天一充电而烦恼吗?还在为新能源汽车不敢跑高速而纠结?。实验数据显示,研制出的电池比同等体量的传统锂电池在续航能力上提升了7倍,而且所用材料更加环保。该研究在各类电子产品、交通工具甚至航空、航天领域具有广阔的应用前景。

随着人类社会的快速发展,能源枯竭和全球变暖等问题也日益加剧,寻找解决以上问题的方法已成为科研工作者的重中之重。随着新能源技术的层出不穷,各类电能储存和转换装置逐渐发展起来,近年来,锂离子电池一直在全球社会经济中发挥着重要的作用。然而,锂离子电池的理论能量密度低、续航时间短的问题,已经逐渐难以满足人们的需求。如何发展研制出一种新的电池,在续航能力等指标上有大幅提升,一直是研究的方向。

“锂-二氧化碳电池”。如果仔细观察,你会发现电池的一侧并非封闭结构,而是由许多孔洞构成。与目前已经大量商业化应用的锂电池相比,锂二氧化碳电池最大的优势就是具有更高的能量密度。实验数据显示,其容量比是锂电池的7倍多,假设我们现在使用的手机电池可以续航3天,未来使用同等重量同等体积的锂-二氧化碳电池或许可以使用21天甚至更久。

另外一个优势就是利用二氧化碳气体提供电能,可谓是变“废”为宝。同时在整个能量转换过程中,比传统的锂电池更加绿色环保。除此以外,在一些特定的环境中,比如火星表面的二氧化碳浓度高达95%,深地深海等极端环境二氧化碳浓度较高,在此类探索工程中,锂-二氧化碳电池可以“就地取材”,更好地发挥其优势。

锂-二氧化碳电池具有巨大的发展潜力及应用价值,作为金属气体电池家族之一,其工作原理与传统电池相比都是全新的。

在材料方面,针对电池倍率性能差的问题,设计了一种具有结构稳定的共价有机框架。首次将其作为气体电池扩散层引入锂-二氧化碳电池中,有效地提高了电池的充放电循环效率,并极大地缓解了电池充放电过程中传质速度慢等问题。采用该材料作为正极气体扩散层后,锂-二氧化碳电池表现出的优异电化学性能在国内外同类研究中属于前列。

从铅酸电池到锂离子电池,科学技术的飞跃式发展为许多行业带来深刻变革。锂-二氧化碳电池的关键材料与作用机制都与传统不同,其颠覆性技术也必将为未来带来无限可能。

人类的进步和能源发展息息相关。人类面临的重大社会问题中,能源问题居于前列。

或许在未来的某一天,二氧化碳不再被称为废气,锂-二氧化碳电池真的可以走进我们的生活。我们使用着超长续航时间的手机、驾驶着对环境更友好的汽车出门远行,火星上、深渊里、到处都是锂-二氧化碳电池的踪迹……

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