科學家研發自修復鉀電池:與鋰電池相比更便宜、使用壽命更長

據外媒New Atlas報導,鋰價格昂貴,在環境方面存在重大問題,並且可能存在起火隱患。然而這是目前人們用於電動汽車和設備電池存儲的最佳解決方案,但其他替代方案也開始逐漸出現,而實際上頗具希望的替代方案可能是鉀電池。

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鉀既便宜又豐富,往往易於使用,這意味著製造成本和材料成本都較低。使用全鉀金屬陽極,可以製造出與鋰所提供的能量密度相匹配的電池。

科學家研發自修復鉀電池:與鋰電池相比更便宜、使用壽命更長

到目前為止,鋰電池中也存在一個問題:枝晶生長。隨著時間的流逝,隨著電池一次又一次地充電和放電,少量金屬(醚鋰或鉀)開始將自身附著到陽極上。這不是均勻發生的。逐漸形成了少量的枝晶(一種樹狀晶體),最終它們長到足以刺穿將陽極與陰極隔開的絕緣膜,並使電池短路。這會導致熱量積聚並偶爾起火,並有效縮短電池的使用壽命。

科學家研發自修復鉀電池:與鋰電池相比更便宜、使用壽命更長

現在,來自紐約州壬色列理工大學的一組科學家表示,他們已經開發出一種自癒技術,可以在你為電池充電一整夜後從陽極上清除掉這些樹狀晶體,進而防止它們過長而導致問題。他們認為,現在有可能將廉價,使用壽命長的鉀金屬電池投入大眾市場。

該技術聽起來很奇怪,因為它本質上是高速率的充電和放電。研究人員表示,通過在受控環境下進行操作,他們可以精確控制電池中的熱量,將熱量提高到鉀不熔化的程度,但它會啟發表面擴散,從而使金屬向側面偏移。相同的研究團隊在2018年證明了對鋰電池中的樹狀晶體具有類似的自癒能力,但需要更高的溫度。

科學家研發自修復鉀電池:與鋰電池相比更便宜、使用壽命更長

「採用這種方法的想法是,在夜間或每當您不使用電池時,您將擁有一個電池管理系統,該系統將利用這種局部熱量,從而導致樹狀晶體自癒。」研究主要作者、壬色列理工大學的機械、航太和核工程專業教授Nikhil Koratkar表示:「我希望看到一種模式向金屬電池轉移。金屬電池是製造電池的最有效方法;但是,由於這種枝晶問題,它們並不可行。有了鉀,我將對此抱有更大的希望。」

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