什么样的锂离子电池更安全？

韩国的研究人员利用多孔的固体材料开发出新型锂离子电池，不仅提高了电池的电化学性能，而且降低了电池的过热风险。该多孔材料经常应用于燃料电池中，称为CB[6]，其导电质子具有高强度的各向异性，同时，这种材料的分子极细的1维的扩散通道。利用这种材料制成的锂离子电池，锂离子的扩散更为自由，也比现在使用有机电解质的电池更加安全。在与目前普遍使用的锂离子电池的对比测试中，新型电池的锂离子转移数为0.7-0.8，极限工作温度为99.85℃，而普通锂电池的锂离子转移数为0.2-0.5，工作温度上限为80℃。在测试中，新型电池在24.85-99.85℃的温度区间内进行充放电循环，四天的循环后没有任何的热失控，电导率也几乎没有变化。这一研究成果发表在《Chemical Communications》期刊上。

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利用表面改性后的赤铁矿光解制氢

 

由美国和中国的研究人员组成的研究团队近日利用性能较差但含量丰富的赤铁矿，通过新型的太阳能水解法，发现了一种转化效率达0.91%的制氢的方法。该研究团队利用同步粒子加速器重新观察了赤铁矿的表面特征，他们在持续加热的条件下，利用一种酸性溶液实现了该材料的“再次生长”，填补材料表面的凹陷，同时削减凸起，从而使表面变的平滑。利用该赤铁矿作为负极，硅作为正极，就可以完成太阳能水解制氢。研究人员称该发现有利于实现赤铁矿的潜在性能。该研究成果作为报告发表在《Nature Communications》期刊上。

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模仿树叶结构的超级电容器

 

一个多国联合研究团队近日设计出一种高性能的固态微型超级电容器，克服了以往电容器容量小或者充放电时间长的缺点。他们通过模仿自然叶片中的脉纹，利用其中的自然运输通道，设计出的电容器薄膜能够使离子高效地扩散到石墨烯层。他们采用石墨烯和铜氢氧化物的纳米纤维的混合物来制造薄膜，在获得满足要求厚度的薄膜后，加入酸性溶液将纳米纤维溶解掉，从而获得具有纳米通道的薄膜。在制造超级电容器时，该薄膜放置在塑料层上，随后再上面覆盖一层并排的金条纹，没有被金条纹覆盖的地方都被化学物质刻蚀掉，从而只剩下被金条纹覆盖的薄膜，随后在垂直于金条纹的方向加入金触点焊盘，同时在其余地方注入导电胶并凝固，从塑料层剥离后，就获得了新型的超级电容器。测试表明，该电容器的体积密度容量是目前电容器的十倍。该款电容器将有望应用于所有的便携式电子设备中。

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可以在夜晚进行太阳能储存的电池

 

德克萨斯大学阿灵顿分校的研究人员设计出一种新型电池，能够在阴天时储存大量的太阳能。研究人员设计出一种WO3/TiO2混合光电极，并利用该电极制造出新的全钒光电化学电池（PEC）。测试结果证实了利用该方法储存/释放太阳能的可行性，即便是在黑暗的环境中，并且钨青铜是从半导体中储存并且释放光生电子的主要原因。同时，研究人员也观察到电子储存和全钒电解质之间的协同作用，该作用能够大幅提升电池的充放电能力、储存电子的容量以及光电流。这项研究成果也许将改写我们储存太阳能的历史。这一研究成果发表在《ACS Catalysis》期刊上。

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更便宜的太阳能储存方式

 

瑞士联邦理工学院的研究人员利用一种非混合液体界面，获得了太阳能制氢的新方法。研究人员首先采用超声振动的方法将二硒化钨粉和液体溶剂混合起来，随后加入特殊的化学物质固定该混合物。随后，研究人员将二硒化钨油墨注入到未混合的两种液体的界面，获得高性能的薄膜。他们再将液体去除掉，并将获得的薄膜转移到弹性的塑料底板上。利用该薄膜，太阳能制氢的转化效率达到1%左右，这是一个非常高的转化效率。同时，研究人员表示，该方法适合快速的大规模的工业加工。据了解，郭少军课题组通过借鉴自然界中蚁穴结构能够快速交换空气的特点，设计出了一种有特殊官能团修饰的二氧化硅为骨架的离子凝胶电解质。这种仿生离子凝胶电解质具有快速传输锂离子的能力，而且能够在金属锂负极表面自发地形成颗粒富集层，从而有效地抑制锂枝晶的生长。该成果为利用仿生概念设计高性能的金属锂电池提供了一种新思路。

郭玉国团队认为，此研究为锂金属电极的设计提供了新的思路，可加快锂电池的实际应用。

此前，在解决锂电池这一安全问题时，业内多采用的是电解液添加剂、稳定的界面以及修饰电极等多种方式。有实验证明，采用架构调整锂枝晶积聚是最高效的方式。