新能源材料,碳中和的有效技術方案

光伏大數據 發佈 2022-09-19T19:06:30.159415+00:00

本文原作者為聊城大學化學化工學院崔傳生,本帳號獲授權代為發布。朋友們,新能源汽車已經走進了大家的日常生活中,用過電動車的朋友可能會有這樣的煩惱:車跑不遠、電池不耐用、換電池成本高、冬天更是跑不遠、還怕電池爆炸。可以說電池的性能是影響電動車普及的根本原因。

本文原作者為聊城大學化學化工學院崔傳生,本帳號獲授權代為發布。


朋友們,新能源汽車已經走進了大家的日常生活中,用過電動車的朋友可能會有這樣的煩惱:車跑不遠、電池不耐用、換電池成本高、冬天更是跑不遠、還怕電池爆炸。可以說電池的性能是影響電動車普及的根本原因。如果能開發出高儲能、高重複充電次數、高充放電速度、低成本、環保、安全的可充電電池,那麼以上問題都將迎刃而解,電動汽車將以更快的速度走進千家萬戶,從而有效推動我國碳中和目標的實現。

影響電池發展的主要因素,在於電池材料的研究。電池的問題,是電池材料的缺陷引起的,解決了電池材料問題,也就解決了電池的問題。可以說,新能源汽車的蓬勃發展離不開材料的快速升級。開發新型能源電池材料,是實現碳中和目標的有效技術途徑,也是我國節能減排和環境保護的重要任務。

石墨烯材料因其高比表面積、良好的導電性和較高的化學穩定性而被應用於高性能充電電池中,如果石墨烯表面積可以充分利用的話,其理論比電容遠遠高於目前電池能量密度。但是,石墨烯的聚集使其比電容受到極大的限制。對石墨烯表面進行負載是解決這一問題的有效途徑。

二硫化鉬(MoS2),一種層狀過渡金屬硫化物,具有三明治結構,其中每個MoS2層通過強離子/共價鍵由S-Mo-S三層膜組成。層間距為0.62 nm的單層MoS2由范德華力分開。這種結構非常適合於離子的插入與脫出,可以應用於可充電電池材料。尤其其較大的層間距,可以容納較大的離子,完全可用於鋁離子、鈉離子、鎂離子等電池材料。我們通過水熱合成法,製備出了花瓣形的粒子。並經多步組裝製備出了納米MoS2粒子負載的石墨烯塊。

我們還自行設計了一種重複充電電池裝置,並將這種材料用於鋁離子電池的陰極,研究發現,這種可充電電池的能量密度得到了大幅度的提升,其重複充放電次數更是高達2000次以上。如果這樣的電池能夠進行工業化生產,並投入使用的話,我們完全有理由可以相信,新能源汽車將會以更快的速度得到普及。

當然,這種「未來電池」還有一些重要問題沒有解決,全面投入生產依然任重而道遠,但新型能源材料必然是電池發展的方向,也是實現碳中和目標的經濟有效途徑。如果有你的加入,我想「未來電池」必將以更快的速度「飛入尋常百姓家」。你,願意加入嗎?


崔傳生簡介

崔傳生,博士,副教授,碩士研究生導師。主要從事新能源材料的製備,及其在電池、有機催化合成等方面的應用相關研究工作。同時,從事功能高分子、高分子助劑等方面的應用研究工作。主持和參與國家自然科學基金、山東省自然科學基金、聊城大學基金、橫向課題等多項。近年來,在國內外重要期刊發表SCI論文30餘篇。曾獲山東省科技進步獎、聊城大學自然科學優秀成果等獎勵。

招生專業:化學工程與工藝

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