《澳大利亚科学家开发出世界上效率最高的锂硫电池》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-02-02
  • 澳大利亚莫纳什大学的科学家开发出一种新型电池,该小组称这种电池是世界上效率最高的锂硫电池,可以让一部智能手机连续运行5天。莫纳什大学正在准备将电池商业化,并表示它的性能比目前市场领先产品高出四倍以上。

      锂硫电池性能优于目前的锂电池,同时对环境的影响也小于锂离子电池。研究团队指出,原型电池已由德国研发合作伙伴弗劳恩霍夫材料与束技术研究所成功制造。

      据报道,中国和欧洲一些最大的锂电池制造商表示有兴趣提高锂硫电池的生产规模。第一次测试将于今年年初在澳大利亚进行。科学家们看到了这种电池技术在各种环境中的应用,包括电网、电动汽车和电子产品。

      在开发这种电池时,研究小组使用了锂离子电池中同样的材料,但是它研发了硫阴极的设计,以适应高应力负载,而不会降低容量或性能。该团队指出,这种设计有利于高性能和长周期使用。

      这种设计的一个特点是生产简单且制造成本极低,制造过程是水基的,可以减少对环境有害的废物。目前尚不清楚这种新的电池技术何时能进入电动汽车领域,但不可否认的是,一款能在充电之间行驶1000公里的汽车前景非常诱人,生产这种电池所需的材料也有充足的供应。

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  • 《澳大利亚科学家开发出可再生电力高效制氨》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2021-12-08
    • 澳大利亚科学家开发出利用可再生电力生产氨的新技术,这可能导致使用化石燃料生产氨的技术过时。这一发现由墨尔本莫纳什大学的科学家们完成,并在著名的《科学》杂志上发表了论文,详细介绍了这一发现。该研究团队包括化学教授道格·麦克法兰(Doug MacFarlane)及其合作者亚历山大·西蒙诺夫(Alexandr Simonov)博士和布莱恩·苏里亚诺(Bryan Suryanto)博士。 目前,大多数氨的生产都是采用哈伯-博世(Haber-Bosch)工艺完成的——该工艺由德国科学家于1909年和1910年开发,后来他们的工作获得了诺贝尔奖。这一工艺通常使用化石燃料作为氢的来源,氢与氮结合生成氨。这项技术约占全球温室气体排放量的1.8%。 新的氨生产技术涉及从水中提取氢气的电解过程,这一过程由电力驱动,可以利用风能和太阳能供应。科学家的研究论文说:“一种电化学合成氨的方法可以大大降低与当前热哈伯-博世过程相关的温室气体排放。”研究人员说,以前通过电解过程生产氨的尝试依赖于使用乙醇作为化学反应的一部分,而乙醇往往会降解。研究小组发现,用膦盐代替乙醇可以发生化学反应,盐被证明能抵抗同样的降解。 这一发现为利用绿色电力大规模高效生产氨创造了机会,取代了天然气作为原料的需求。氨已被确定为零排放燃料的一个关键选择,可以使用零排放氢气供应生产,通常比氢气更易于运输和储存。氨已经被普遍用作肥料,这意味着全球供应链、运输系统和存储基础设施已经存在。除了用作肥料外,氨本身还可以直接用作燃料或氢气的储存介质,氢气可在以后提取用于运输、能源储存或作为工业热源。 这可能是一个重大的发展,因为澳大利亚许多大的项目,如CWP Global和铁矿石亿万富翁安德鲁·福雷斯特(Andrew Forrest)提出的项目,都同样关注绿色氨和绿色氢,有潜力成为清洁的航运燃料。
  • 《澳科学家开发多孔电池层 可使锂硫电池具有高容量和长寿命》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-03-01
    • 锂硫电池是一种非常有前景的储能解决方案。科学家们已不断取得令人兴奋的进展,使其更接近商业现实。最新的进展来自澳大利亚蒙纳士大学的研究人员,他们已经开发出一种新型的层状组件,作为“拼图”的关键部分,为这些设备提供了高容量和长寿命。 锂硫电池的前景超出了其在每次充电时持有更多能量的潜力,其容量是普通锂离子电池的2至5倍。锂离子电池依赖于钴、锰和镍等金属,而采购这些材料需要付出环境和人道主义成本,随着世界向电动交通的转变,供应预计将变得紧张。 相比之下,硫是丰富而廉价的,但采用硫的电池却因其循环过程中发生的化学反应而出现了稳定性问题。在运行过程中,会形成称为多硫化物的小颗粒,给电池的阳极带来麻烦,并大大缩短设备的寿命。 我们已经看到了一些解决这个问题的有希望的方法,其中包括整合凯夫拉纤维以抑制多硫化物颗粒的移动,并使用一种罕见的硫的化学相来完全防止它们的形成。蒙纳士大学的团队在采取另一种方法方面取得了成功,该方法专注于位于电池两个电极之间的分离层。 科学家们开发了这种重要的中间层的新版本,具有独特的表面化学和均匀的孔隙网络,可以抑制多硫化物的移动。同样重要的是该层对锂离子传输的影响,促进它们的移动,从而极大地提高设备的充电和放电速率。 领导这项研究的Matthew Hill教授说:“锂电池中间层位于电池的中间,使电极分开,它帮助锂从电池的一边更快地到达另一边。新的中间层克服了上一代锂硫电池较慢的充电和放电速度。” 据称,该设计为阳极提供了出色的保护,并具有出色的容量保持能力,科学家们在数千次循环中展示了其性能。 研究第一作者Ehsan Ghasemiestabanati说:“夹层阻止了多硫化物,一种在这种类型的电池内形成的化学物质在电池上移动;多硫化物干扰了阳极并缩短了电池寿命。这意味着电池可以被充放电多达2000次而不会失效。” 科学家们说,这种类型的电池可以使电动汽车每周只需要充电一次,并使可充电电池比目前的锂离子电池更具有可持续性。 Hill教授说:“这些电池不依赖于矿物,而随着电气化革命的进行,这些矿物将缺乏供应,因此这是朝着更便宜、更清洁、性能更高的电池迈出的又一步,这些电池可以在澳大利亚制造。” 这项研究发表在《材料化学杂志A》上。