锂电池具有局限性和不稳定性,榴莲或将成为新型替代品?

彤玮 2020-08-19 16:29:07

锂电池具有局限性和不稳定性,榴莲或将成为新型替代品?


电池是现代电子产品的能量包。


当每日夜幕降临之时,人们进入梦乡,手机电池也开始储存新的能量,等待第二天的消耗。电池不仅改变了我们的日常方式,也改变了我们使用的电子设备。


自1991年索尼推出首个商用电池后,为当时的便携式照相机、摄影机解决了电池寿命短的问题。


时至今日,小小的电池提供了不少的方便。


全球每年售出超过70亿个锂电池,估计到2027年,这一数值将增加到150亿。随着新能源汽车的出现,锂电池在我们日常生活中的需求量越来越大。电动汽车依靠电池,代替原来汽车的化石燃料是未来汽车行业的趋势。


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但同样,电池依旧有局限性和不稳定性。


生活中便携式电子设备的范围不断扩大,我们对电池电源的需求在未来也会猛增。


锂电池的工作原理很简单,是使带电的锂颗粒将电池从一端传送到另一端,并通过中间的液体电解质。


锂离子电池如此受欢迎的原因是“能量密度”,也就是电池可容纳的最大能量。


电池本质上由三个关键组件组成:负极、正极以及电解质。电极的作用取决于电池是在充电还是在放电,在阴极和阳极之间切换。


在锂离子电池中,阴极通常由包含另一种金属的金属氧化物制成。充电时,锂离子和电子从阴极移动到阳极,在那里它们作为电化学势被“存储”。


一台电动汽车的电池就相当于数千个iPhone电池,未来如果可以存储更多的能量,减少充电次数,提高其效率,可能对驾驶的未来产生巨大的影响。


所以,我们一直在找寻更好的锂电子替代品,来减轻其对环境的影响。


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每个人都在使用儿童开采的锂电池


锂并不是大多数现代电池的唯一金属,大多数的锂也将钴与锂结合使用。


即使这样,采取原料的时候会有大量有毒物质被释放。世界上一半的钴矿位于非洲的刚果,因为贫穷童工不得不参与到采矿工作中。


这不仅不利于矿山的安全,也会因为矿石的有毒物质影响到他们的健康。


苹果、特斯拉等顶尖科技公司都因为钴矿开采导致员工死亡被起诉。


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不仅开采的时候,这些童工备受苦难,这些破旧的电子产品回收回到非洲时,童工也要遭受二次伤害。


每年售出的15亿部智能手机使用的锂电子中,只有5%才会被安全回收。电池中使用的化学物质和重金属如果处理不当,可能会腐蚀并泄漏到环境中。


锂电池也不是那么的安全,像2017年三星召回250万台Galaxy Note 7s的背后是电池故障引起大手机爆炸。


我们现在的大多数电子中都含有聚合凝胶电解质,这是非常易燃的物质。


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难闻的水果变成超级电容器


悉尼大学的化学工程师Gomes团队,在一次偶然的机会中发现,世界上最臭的水果们可以变成超级电容器,为手机、平板、电脑充电。


超级电容器是另一种储存能量的方式,能将其快速充电并释放能量,可以在30秒内充电,并且为各种设备供电。


但是市面上现有的超级电容器都是用价格昂贵的材料制成。


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而Gomes的团队将榴莲和波罗蜜的外壳通过加热,冷冻,干燥,然后在超过1500℃的烤箱中烘烤。这些食物的外壳部分可以转变为碳气凝胶,这是一种多孔超轻固体,具有非常优秀的自然储能特性。


其他类型的植物废料也可以用来为未来的设备提供动力。


俄罗斯物理学家 Astakhov将猪草(一种含有会使人皮肤起泡的有毒汁液的杂草)转化为一种可以为手机充电的超级电容器的原材料。


未来研究人员将会使用这些可持续的超级电容器存储可再生能源产生的电力,以用于车辆和房屋。



来源:怪罗科学

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