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来源:网络 作者:昂佳科技 点击:次 2023-05-19 13:52:33
在过去的几十年间,锂离子电池技术,一种可以来回移动锂离子进行充电和放电的可充电锂电池,使设备能够更快、更长时间地充电。斯坦福大学材料科学教授、SLAC材料与材料科学研究所教员William Choi领导的一个国际研究小组今天发表了这些发现。聚合物化合物以前,它有点像一个黑色的夹子, 麻省理工学院教授、该研究的另一位领导者马丁·巴赞特说。你可以看到这些材料运行良好,一些添加剂似乎很有帮助,但你不可能确切地知道锂离子在这个过程的每一步都会去哪里。你只能试着发展一个理论,然后从测量中退一步。有了新的仪器和测量技术我们已经开始对这些东西的工作原理有了更严格的科学理解。爆米花效应:任何乘坐过电动公交车、使用过电动工具或使用过无绳真空吸尘器的人都可能从他们研究的电池材料磷酸铁锂中受益。它还可以用于小型汽车、蒸汽轮机和储存风能和太阳能的电网的启停功能。对这种材料和其他类似材料的更好理解可能会使电池充电更快、寿命更长、更耐用。不久之后,研究人员只能推测使其发挥作用的机制。当锂离子电池充电和放电时,锂离子从液体溶液流入固体储藏室。但一旦锂进入固体,它就会重新排列,有时会导致材料分裂成两个单独的相,就像油和水混合在一起一样。这就产生了所谓的启蒙“爆米花效应”。离子聚集在一起形成流行,从而缩短电池寿命。
来自俄罗斯联邦研究核子大学(俄罗斯)的研究人员则在延长锂电池运用年限上有了新突破,他们正在研制含镍-63纳米团簇放射性同位素膜的放射性药品β-伏打电池。其概念是研发年限为100年的安全核电池,用于起搏器、微型葡萄糖传感器、动脉血压监测系统、遥控物体和微型机器人以及能够长期工作的独立系统。研究成果发表在杂志上。应用物理信函.研究人员比以往任何时候都更感兴趣的项目,研发纳米技术,以微型化技术设备,主要是纳米通讯系统。在创造将纳米电子学和机械元件结合起来的微机电和纳米机电系统方面的最新成就能够使研发微观物理、生物或化学传感器变成可能。然而,微型电池的缺乏为微机电系统和纳米机电系统提供动力,阻碍了这类设备的大规模引进。今天,科学家们正在研究研制微型锂离子电池、太阳能电池板、固态电池和各类型型的冷却器的可能性。然而,这些电池仍然太大,无法研发真正的微观和纳米系统。另一种为优秀的微机电和纳米机电系统供电的技巧是运用放射性同位素电池。无线电同位素或核或原子电池将元平稳元素(原子核)放射性物质衰变的能量转化为电能。这些元素的质量和体积都有很高的能量密度。连续能量排放的连续时间因核素的选择而异。静音无线电放射性核素电池能够在没有错误或长期维护的情况下工作。镍-63的独特性能
热电转换被认为是将放射性衰变能量转化为电能的最方便的技巧之一。但科学家也在研究β-伏打电池及原来际应用。通过在微型电池中安装一种发射软β辐射的无线电话放射性核素,能够保护使用者和附近的物体免受辐射。为此,这种电池将有广泛的应用。梅菲的研究人员研究了纳米团簇镍膜的电物理性质,并选择了实验的最佳参数,目的是建设一个系统,有效地将镍-63同位素的β衰变能量转化为电能。镍-63放射性核素是β-伏打流程中最有前途的放射性同位素之一。这种软β辐射发射器的半衰期较长,为100.1年。为此,这个独特的元素非常适合为不需要高输出的各种系统供电。
弹性、相对惰性和易于加工的镍是一种有效的金属,就其性能而言.它无须在集装箱内储存和运输。研究人员正试图加高目前系统的效率,将镍-63元素的β衰变能量转化为电能,并寻找替代的物理系统。这种技巧很有希望。梅菲的研究人员正在运用新的技巧梅菲物理技术计量问题学院的助理教授Pyltr BorisAum说,研究人员已经研发出一种不寻常的物理系统,能够在纳米结构的镍薄膜中产生二次电子,并大大增强β粒子一连串非动量守恒所引起的电流信号。他提出:“相对来说,制造一个实验系统是相对容易的,该系统由密集填充的镍微米团簇组成,金纳米颗粒在二氧化硅表面的系数分布,这是一种宽带介电,取决于它们的大小。”
研究人员报告称,具有梯度分布的纳米颗粒的镍-63纳米簇膜的形成结合了两个重要过程。首先,可以开发具有固定电势差的涂层,该电势差由单个纳米颗粒在预定方向上的尺寸决定。其次,它将结合镍63同位素β衰变能量转化为电流,而不需要制造半导体系统的额外困难。新型梯度纳米团簇镍薄膜具有独特的性能,在具有热电转换的放射性同位素电源中几乎有无限的应用。微原子电池可用于MEMS和纳米机电系统、起搏器、微型葡萄糖传感器和中心静脉压力监测系统,也可用于控制远程物体和微型机器人,以及可在深海、海底和极北长期运行的独立系统。
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