搜狐科技《思维年夜爆炸——对话迷信家》栏目第106期，对话中国迷信技巧年夜学利用化学系教学陈维。高朋简介：陈维，中国迷信技巧年夜学利用化学系教学、博士生导师，合肥微标准物资迷信国度研讨核心教学。专一于年夜范围储能电池、电催化等研讨。划重点：1. 氢气电池最年夜的特色就是能量效力高，并且轮回稳固性也很好，本钱昂贵、寿命较长，应用起来也十分保险。2. 陈维团队应用氢气的优良氧化复原特征，把正极氢气与低电位负极停止配对，因为锂金属本身能量密度高，与氢气搭配后就酿成了锂氢气电池，电位也有所回升，能够超越3 V。3. 无负极可充电锂金属-氢气电池最开端负极上只有一个金属铜的集流体，并不锂，在充电时，能够从低本钱的锂盐中堆积锂金属天生负极，组装起来更保险。4. 陈维团队还应用尾气中二氧化氮的电化学复原电位与废旧电池正极资料的电化学氧化电位差，胜利接纳了废旧电池正极资料中的锂资本，高效、环保且存在经济代价。出品｜搜狐科技作者｜周锦童编纂｜杨锦氢气是最具远景、经济高效的可再生资本之一。克日，中国迷信技巧年夜学陈维教学课题组提出了氢气电极作为正极的电池化学新系统，初次开辟出一种可充电锂金属-氢气电池，为将来可再生动力的高效应用跟贮存供给了新的可能性。别的，他们还实现了废旧锂电池的绿色接纳。对此，搜狐科技对话了陈维教学。 开展全文 本钱更低、更保险的可充电锂金属-氢气电池 “氢气电池是新型的电池系统，但咱们研讨的并不是应用氢气的燃料电池，而是一种可能停止充放电的二次电池，这种电池不须要加氢，在充电时会本人发生氢气，放电时又会把氢气耗费失落。” 陈维先容，这类电池最年夜的特色就是能量效力高，并且因为氢气的氧化复原反映十分稳固，轮回稳固性也很好，能够与多种电极相婚配。“固然本钱也比拟低，氢气是从水中发生，只要要耗费电。因为电池外面是纯氢气，应用起来也十分保险。” 后期陈维团队将氢气电极用作负极，创制了差别范例的氢气电池系统，包含镍-氢气电池、卤素-氢气电池、质子-氢气电池跟碳-氢气电池等，但这些电池只能在1.5 V无限任务电压下运转，能量密度绝对较低。 因而，他们应用氢气的优良氧化复原特征，把氢气从负极酿成了正极，与低电位负极停止配对，而锂金属本身能量密度十分高，跟氢气搭配后就酿成了锂氢气电池，电位也有所回升，能够超越3 V。 “由于能量密度是由正负极的容量以及电位差决议的，以是这种电池电位更高，正负极容量更高，它的能量密度就更高，比现有的锂离子电池要高好多少倍。”陈维说明道。 至于应用寿命的话，陈维称现在还不做到当初锂离子电池那么长，作为一个新型的系统，另有一些要害成绩须要处理。 “当初各个范例的锂离子电池都十分成熟了，包含三元的、磷酸铁锂的，它们的容量都十分高，寿命也很长，后续咱们也会逐渐在这方面停止晋升。” 陈维表现，将来会对资料停止改良，增进电池技巧更好的开展，同时也会逐渐跟工业界停止配合，缓缓推进氢气电池从试验室走向利用市场。 或成为下一代主流储能技巧 值得一提的是，陈维团队还进一步构建了一种无负极可充电锂金属-氢气电池。 正极为氢，负极为锂，无负极的意思就是最开端负极上并不锂，因为地壳中锂的含量较低，并且前多少年锂的价钱飙升很快，且稳定较年夜，直接用锂本钱较高，以是行业中就呈现了无负极的锂金属电池。 “这种电池最开端负极上只有一个金属铜的集流体，充电时锂会从正极过去，从电解液外面堆积出锂到负极上，放电时锂又消融回电解液，而后再到正极。” “由于锂离子电池出成绩重要是锂金属轻易出成绩，锂长短常活泼的，跟水都市产生激烈反映。” 开端组装电池时不含锂，会使得电池愈加保险，然而对无负极的锂金属电池挑衅也十分年夜。 “这相称于一开端要在负极下面‘长’一层锂，以是怎么把持负极的集流体让锂能很好地在下面成长是要害的成绩，出于这些斟酌，咱们进一步拓展了锂金属氢气电池，停止了从有负极到无负极的探索。” 陈维非常看好氢气电池的开展远景，他以为其很有可能成为下一代的主流储能技巧之一。 “由于它有一个杀手锏，那就是超长轮回，基础上当初全部的电池都很难与之对抗，像镍氢气电池曾经被NASA在太空中应用超越30年了，轮回次数超越十万圈。” “假如咱们能够制备出一款价钱昂贵、轮回寿命长、保险性高的氢气电池，那将会给全部储能范畴带来新的盼望。”陈维确定道。 除了聚焦于年夜范围储能电池范畴，陈维团队也停止电催化方面的研讨，开辟了一种废旧锂电池接纳-能量输出耦合技巧。比方，把汽车尾气、工场废气、二氧化碳等气体经由过程电催化的情势处置失落。 氮氧化物，比方一氧化氮、二氧化氮都是有毒的气体，陈维团队把催化跟电池二者奇妙地接洽了起来，应用尾气中二氧化氮的电化学复原电位与废旧电池正极资料的电化学氧化电位差，胜利接纳了废旧电池正极资料中的锂资本，还将二氧化氮转化为低价值的硝酸锂盐。 现在，锂离子电池是工业利用主流，应用普遍，但一颗锂电池个别在应用五年、十年后就会报废，怎么接纳让它不传染情况是很年夜的成绩。 比拟之前习用的废旧锂电池接纳方法，比方增加种种酸碱等物资停止反映，乃至是燃烧，会开释大批的有毒气体，陈维团队为锂接纳与传染物管理供给了一种高效、环保且存在经济代价的处理计划。 “这个反映不只不须要输入能量，反而在全部进程中，另有电能的输出，是电池跟催化完善联合的例子之一。并且全部系统本钱也比拟昂贵，只要要用到很少的电解液，还不用耗电。”陈维弥补道。 谈及成熟度时，陈维坦言：“这项技巧是比拟前沿的，更多的是对现有技巧的弥补，并不会完整推翻现有技巧，且还存在必定的范围性，比方产率不敷高、停止年夜范围接纳有艰苦、稳固性另有待晋升等。” 因而，陈维团队在将来也会针对这些成绩一直改良，起首就是要斟酌怎样把它用起来，实现年夜范围废旧锂电池的接纳。前往搜狐，检查更多