锂离子电池早就在一个时代至高无上的能量储存在驱动我们迅速发展的世界中起着举足轻重的作用。然而,追求更可持续的和高效的能源解决方案推动科学家和研究人员探索替代的电极材料,可以彻底改变电池行业。欧洲杯足球竞彩
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在本文中,我们讨论替代高性能电池的电极材料,研究锂相比他们的优点和缺点。欧洲杯足球竞彩
什么是常用的电池电极材料及其挑战?
锂离子电池在充电电池市场由于其能量密度高、循环寿命长,自放电低。然而,锂的开采与加工,锂离子电池的关键组成部分,由于其稀缺性造成的环境挑战。这导致了一个越来越感兴趣探索替代电池的电极材料。欧洲杯足球竞彩
此外,这些小说电池将会不仅优于锂同行也解决问题周围的稀缺和环境危害。
研究人员优先考虑可持续性和正在考虑丰富的和无毒的元素,如钠、钾为低成本和环保的电池,如钠电池。我们现在讨论这些替代锂作为高性能电池电极材料,包括各自的优点和缺点。欧洲杯足球竞彩
钠电池
具有相似之处锂、钠电极材料会是一个不错的选择。欧洲杯足球竞彩钠-利用钠离子取代锂离子电池,提供几个优点。比锂钠更丰富和广泛使用,导致更低的成本和减少对稀缺资源的依赖。
钠电池也具有更高的热稳定性,降低过热的风险和潜在的安全隐患与锂离子电池相关联。然而,钠离子的大导致较慢的扩散动力学,限制钠的整体能量密度电池。
铝离子电池
铝是一种有吸引力的选择锂由于其丰度和低成本。铝离子电池显示伟大的承诺,特别是对大规模应用,如网格存储。三价的铝离子允许更高的单价相比电荷存储容量锂离子。
此外,铝电池可以使用环保材料制造,减少生态足迹。欧洲杯足球竞彩然而,挑战在于找到合适的电解质和阴极材料,可以有效地适应铝离子,随着三价电荷和锂相比需要不同的化学性质。欧洲杯足球竞彩
镁离子电池
镁、丰富,广泛分布在地球的地壳,吸引了研究人员探索替代电极材料。欧洲杯足球竞彩镁离子电池提供潜在的更高的能量密度和更好的安全相比,锂离子电池。还拥有一个二价镁离子电荷,电荷存储容量增加。
然而,开发实用的镁离子电池的主要障碍在于有限数量的合适的电解质和阴极材料,可以有效地处理可逆镁夹层和deintercalation进程,阻碍电池的整体性能。欧洲杯足球竞彩
钾离子电池
钾是另一个元素作为一个可行的选择电极材料获得承认。钾离子电池目前的优势与钠电池类似,包括成本效益和减少对稀缺资源的依赖。钾离子电池也表明潜力实现能量密度高,优于传统的锂离子电池。
然而,如钠、钾离子的大大小的扩散动力学提出了挑战,限制了电池的整体功率密度。
Zinc-ion电池
锌是一种很有前途的替代锂作为电池电极材料。它是丰富的,更稳定和更低的成本。Zinc-ion电池具有较高的能量密度、高功率密度、循环寿命长。此外,他们可以比锂离子电池安全,因为他们没有热失控的风险。
然而,努力使锌大规模商业化已经少之又少。一般来说,zinc-ion电池受到库仑效率低,导致容量衰减。他们还遭受树突的形成,这可能会导致短路。
随电池
随电池使用钙离子的电荷载体代替锂离子。钙丰富和廉价的,一个有吸引力的选择。随电池能量密度高的潜力和改进安全相比,锂离子电池。,挑战仍然在寻找合适的电解质和阴极材料,可以有效地适应钙离子。欧洲杯足球竞彩
Metal-Sulfur电池
Metal-sulfur电池结合金属(如锂、钠、镁)含硫阴极。Metal-sulfur电池能量密度提供高潜力,可以利用丰富的和低成本的材料。欧洲杯足球竞彩然而,像锂硫电池,metal-sulfur电池面临挑战与硫的低导电性和中间聚硫化合物的形成。
钒氧化还原流体电池
钒氧化还原流体电池的电解质溶液中利用钒离子的流动的电荷载体。钒氧化还原流动非常适合大规模储能应用程序由于其长循环寿命和高可伸缩性。他们提供高能源效率等优势,快速的响应时间,和独立的控制能力和能量容量。
钒氧化还原流体的能量密度低的缺点和锂离子电池相比,使它们更适合固定应用程序而不是便携式设备。
结论
能源起着至关重要的作用在我们的现代社会中,需要确保可持续性以及整个价值链的产品储存能量是至关重要的。被广泛用作锂电池电极材料在现代但不足的可持续性和供应。
努力解决这些局限性包括探索替代电极材料将表现得更好,高可用性,更环保。欧洲杯足球竞彩
非常规替代钠制成的电极材料,铝离子,镁离子,钾离子等可以带来持久的解决方案欧洲杯足球竞彩。具有独特的优势和严峻的挑战,这些替代品承诺一个充满活力的,不可预知的未来推动创新和环保的追求权力。
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引用和进一步阅读
阿里,美国(2019年)。除了锂:替代材料电池的热潮。欧洲杯足球竞彩电力技术。URLhttps://www.power-technology.com/features/lithium-battery-alternatives/(6.21.23访问)。
Lourenssen, K。威廉姆斯,J。Ahmadpour F。克莱梅尔,R。斯,美国(2019年)。钒氧化还原流体电池:全面审查。杂志的能量储存25日,100844年。https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100844
Utmel电子(2022)。锂离子电池:结构、工作原理和包(在线)。Utmel.com。URLhttps://www.utmel.com/blog/categories/battery/lithium-ion-battery-structure-working-principle-and-package(6.21.23访问)。
徐,H。陈,H。高C (2021)。先进石墨烯材料为钠/钾/铝离子电池。欧洲杯足球竞彩ACS材欧洲杯足球竞彩料信。3,1221 - 1237。https://doi.org/10.1021/acs欧洲杯足球竞彩materialslett.1c00280
朱,N。张,K。吴,F。,巴姨,Y。吴,c (2021)。对铝/镁离子液态电解质/钠电池。能源材料进展2021年。https://doi.org/10.34133/2021/9204217
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