美國(guó)科學(xué)家正在尋找安全穩(wěn)定且高效的先進(jìn)材料,以延長(zhǎng)電池的使用壽命

據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）的科學(xué)家們正在尋找安全、穩(wěn)定且高效的先進(jìn)材料，以延長(zhǎng)電池的使用壽命，而且已經(jīng)確定，此類材料本身就是問(wèn)題解決方案的一部分。

事實(shí)上，隨著對(duì)電池材料界面研究以及對(duì)電池工作過(guò)程了解的增加，很多研究人員開(kāi)始尋找新電池，以更快地滿足人們對(duì)更持久便攜式電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)固定儲(chǔ)能設(shè)備的需求。

電子產(chǎn)品市場(chǎng)中主要的電源就是鋰離子電池和超級(jí)電容器，此類電源主要用于需要電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備（EES）的多種消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用中，可以在各種環(huán)境中安全高效地運(yùn)行，特別是在高溫或低溫下。

電解液是EES設(shè)備的重要組成部分，是正負(fù)極之間傳輸離子的傳導(dǎo)橋梁，可以決定該設(shè)備的性能，即電池的充電速度有多快、放電時(shí)可以釋放多少能量。電解液發(fā)生的意外變化也會(huì)讓電池在效率降低之前，影響其充放電循環(huán)次數(shù)。

現(xiàn)在，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員認(rèn)為離子液體是一種很有發(fā)展前景的安全替代品，可以取代傳統(tǒng)的電解液。因?yàn)殡x子液體是一種穩(wěn)定、不易燃、不易蒸發(fā)的液體，運(yùn)行電壓高達(dá)6V，為電池具有更高的能量密度提供了可能性。（標(biāo)準(zhǔn)的家用電池的電壓約為1.5V，鋰離子電池電壓為3至3.5V）。

但是，研究人員無(wú)法清楚了解離子液體與新研發(fā)的材料之間的互動(dòng)情況。改進(jìn)電極之后電池的充電速度更快，但是此類電池還是采用了傳統(tǒng)的電解液。離子液體會(huì)讓電池充電速度變慢，在電池界面研究先進(jìn)電極和離子液體才能改善電池或電容器的性能，同時(shí)利用到離子液體的優(yōu)點(diǎn)。于是，ORNL、德雷塞爾大學(xué)（Drexel）、波士頓大學(xué)（Boston University）和加州大學(xué)河濱分校（University of California， Riverside）的科學(xué)家們提出了一種整體法，以成功實(shí)現(xiàn)整個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備。

為了讓數(shù)千種離子液體與眾多新型先進(jìn)電池材料相匹配，需要利用計(jì)算能力、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)來(lái)處理大量數(shù)據(jù)，以及得出可能的組合和結(jié)果。因此，ORNL采用了計(jì)算建模法，以基本了解先進(jìn)能源系統(tǒng)和儲(chǔ)能設(shè)備（包括電池、超級(jí)電容器和光電電池）中的流體-固體界面，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)概念驗(yàn)證和構(gòu)建計(jì)算模型。
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