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5月26日消息，據(jù)媒體報(bào)道，德國(guó)馬克斯·普朗克醫(yī)學(xué)研究所近日公布了一項(xiàng)顛覆性的電池技術(shù)創(chuàng)新，該技術(shù)通過(guò)采用金屬絨電極結(jié)構(gòu)，有望徹底改變現(xiàn)有電池的能量密度和功率性能格局。
由著名科學(xué)家約阿希姆·斯帕茨教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，使用微米級(jí)金屬絲編織的三維絨網(wǎng)作為電極接觸材料，可以突破傳統(tǒng)電池設(shè)計(jì)的多個(gè)技術(shù)限制。這項(xiàng)創(chuàng)新可使電池能量密度提升達(dá)85%，將對(duì)從電動(dòng)汽車到便攜電子設(shè)備的多個(gè)行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
斯帕茨教授表示："這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)建立在我們揭示的電極離子傳輸新機(jī)制之上。"傳統(tǒng)電池電極由儲(chǔ)存電荷的活性材料和傳輸電流的接觸材料(通常為銅箔或鋁箔)構(gòu)成。然而，活性材料雖擅長(zhǎng)儲(chǔ)電，卻存在離子傳導(dǎo)性差的固有缺陷。
海德堡團(tuán)隊(duì)的研究表明，金屬表面可成為金屬離子的"高速公路"。他們發(fā)現(xiàn)鋰離子在銅表面會(huì)脫去分子外殼，形成被稱為亥姆霍茲層的電雙層結(jié)構(gòu)。斯帕茨強(qiáng)調(diào)："通過(guò)特制測(cè)量裝置和理論計(jì)算，我們證實(shí)鋰離子在亥姆霍茲層的移動(dòng)速度比在電解液中快56倍。"
研究人員將活性材料與由百分之一毫米級(jí)金屬絲編織的3D絨網(wǎng)結(jié)合，構(gòu)建出三維電荷載體傳輸網(wǎng)絡(luò)。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了適合電動(dòng)汽車快充需求的十倍厚電極，還將接觸金屬等非儲(chǔ)能材料用量減少約50%。與傳統(tǒng)箔式電極相比，能量密度實(shí)現(xiàn)了高達(dá)85%的顯著提升。
斯帕茨用自然界的三維血管網(wǎng)絡(luò)作類比指出："通過(guò)二維層狀結(jié)構(gòu)供能的傳統(tǒng)方式效率低下，我們的技術(shù)目標(biāo)正是構(gòu)建能夠高效充放電的三維電荷載體傳輸網(wǎng)絡(luò)。"
除性能飛躍外，新型絨網(wǎng)電極在制造工藝方面也展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)工藝需要將活性材料薄層涂覆在金屬箔上，該過(guò)程不僅復(fù)雜，還涉及有毒溶劑。新技術(shù)則可采用粉末形式直接將活性材料填入絨網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
斯帕茨預(yù)估："通過(guò)干法填充工藝，我們有望節(jié)省30-40%的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)設(shè)施占地面積也可減少三分之一。"他認(rèn)為這項(xiàng)創(chuàng)新將顯著提升歐洲制造商在快速發(fā)展的電池技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，并表示："借助這項(xiàng)技術(shù)，我們有機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)與亞洲廠商的并跑甚至超越。"
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