据《日本经济新闻》11月16日报道,日本东京理科大学驹场慎一教授等人在新一代钾离子电池技术的研发中找到了突破口。
日钾离子电池研发获突破
研究人员使用石墨电极在不降低性能的情况下成功实现了多次充放电。使用该技术的新型电池有望比锂离子电池的充放电速度提高10倍,并且可对应高强度电流,输出更大电力。可应用于对瞬时提速要求较高的电动跑车。
驹场教授等人将石墨作为电池的负极,进行了100多次的充放电试验,确认电池的性能没有下降。
电池容量为每克244毫安时,研究人员在利用树脂加固石墨以及提高钾离子电解液的纯度等实验中取得了成功。与锂离子电池只使用铜电极不同,实验中使用了固定在铝膜上的石墨电极,有利于降低成本。
此外,使用钾离子的时候,电压能降到-0.09伏特,而锂离子等传统电池的电压无法降到负值。
截至目前,要提高电池容量只有提高正极电压一种方法。而钾离子电池有望通过降低负极电压使整体电压超过锂离子等电池。
钾、锂、钠都是碱性金属元素。和锂相比,钾离子在电解液中的移动更加活泼,更适合在短时间内的充电及一次性释放大量电流,输出高功率。
目前,电动汽车存在充电时间过长的问题,如果可以在短时间内能够完成充电的话,将提高电动汽车的便利性。
此外,钾离子电池的构造与锂离子电池基本一样,可以在相同的生产线上生产。据悉,钾离子电池的溶解温度为摄氏64度,相较锂离子电池,自身起火的危险性也较低。
由于钾的原子编号大于锂和钠,用于制造同等容量的电池的话,钾离子电池较重。并且离子体积变大,导致可用于正极的材料非常有限,这也成为钾离子电池特有的问题之一。
在全世界范围,目前尚未研发出具备充分性能的正极。而对于实现钾离子电池而言,仅有负极是不够的,正极的研发也不可或缺。
对此,驹场教授表示:“正极的研发也在不断取得进展,我认为明年内就能成功研发出钾离子电池”。
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