克拉克森大學新型電極提升電池容量 并可快速充電

電動車和其他移動設備可以使用快速充電電池，在很小的空間內存儲大量的能量。據外媒報道，克拉克森大學的團隊為此類電池設計電極。他們采用新合成技術，加工由納米硒－碳復合材料制成的電極片，新正極具有可充電電池必需的電氣和機械性能。

這是高能量密度電池設計的新范例，采用硒浸漬單片碳，作為高體積能量鋰和鈉金屬電池的獨立正極。新電極為電池設計帶來三大優點，在很小的空間內存儲大量能量、電池很耐用、充電很快。這些是電動車等移動電池使用的緊要因素。

目前，科學文獻中重點關注的是電池的比能量（單位重量的能量）。但是，關于汽車和其他移動使用來說，能量密度（單位體積的能量）才是應當首先考慮的因素。該項研究提出全新電池材料設計辦法，處理這一未被充足認識的關鍵因素，從根本上背離現有先進技術。與制造傳統的納米結構高比表面積多孔電極相比，這項工作采取相反的辦法，創建致密無孔的單片電極片材。該片材是機械性自支撐，可能完全不要正極集電器，進一步減少電池體積。在汽車和電網使用中，硒金屬電池正在成為傳統離子電池的高能替代品。

按體積計算，新型電池正極（由硒和碳構成的致密結構）的能量是多孔硒材料的兩倍。由于硒碳電極在內部保持納米結構，其充電速度和電池可循環性（電極損壞前的充電次數）均表現優異。硒碳電極的體積密度相對較高，為2.37g/cc，理論電荷容量（體積容量）達到1121mah/cc。關于鋰（Li）存儲，該正極供應1028mah/cc的可逆容量，在300次充放電循環后保持82%的容量。

新電極的體積能量密度無與倫比，Li-Se為1,727Wh/L（商用鋰電池為770Wh/L），Na-Se為980Wh/L，兩者的總復合體積相當。在不同充電速率下，隨著電流密度的新增，均能夠維持超過60％的容量，使其成為大功率電池系統和汽車快速充電使用的理想選擇。

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