鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:626次 | 2021年12月02日
迄今最穩(wěn)定三電荷負(fù)離子現(xiàn)身 有望在鋁電池等領(lǐng)域大顯身手
記者二十日從北京大學(xué)物理系王前教授處獲悉,著名期刊《應(yīng)用化學(xué)》雜志以封面文章形式刊登了以王前為通訊作者、其博士生趙天山為第一作者的重要論文:他們利用全新方法,發(fā)現(xiàn)了迄今最穩(wěn)定的三電荷負(fù)離子結(jié)構(gòu)?!稇?yīng)用化學(xué)》雜志稱,這一研究將躋身最重大化學(xué)研究成果行列,未來將在電池、空氣凈化等多個領(lǐng)域展示無窮的應(yīng)用潛力。
負(fù)離子是離子化合物的重要組成部分,能與正離子結(jié)合形成晶體;在溶液中也會穩(wěn)定存在,但在氣相環(huán)境下很難保持穩(wěn)定。比如三電荷負(fù)離子內(nèi),帶負(fù)電的電子比帶正電的質(zhì)子多三個,這種數(shù)量不平衡使得其非常不穩(wěn)定,在氣態(tài)條件下多余電子很容易與其他電子發(fā)生靜電排斥反應(yīng)。
新研究中,王前帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用量子力學(xué)統(tǒng)計(jì)原理,創(chuàng)建了全新的計(jì)算機(jī)模型,并證明由元素硼與鈹?shù)冉M成的三電荷負(fù)離子,能在2.65電子伏特的沖擊下保持穩(wěn)定。王前表示,他們將八電子規(guī)則和硼烷結(jié)構(gòu)電子計(jì)數(shù)規(guī)則等化學(xué)原理結(jié)合,為設(shè)計(jì)其他三電荷負(fù)離子供應(yīng)了全新思路。
三電荷負(fù)離子將在許多工業(yè)領(lǐng)域“大展拳腳”。目前最有前景的,是用其研制鋁離子電池,將鋁與三電荷負(fù)離子結(jié)合,這些負(fù)離子可以在電極間移動,從而為電池充電。鋁電池比現(xiàn)有鋰離子電池更具優(yōu)勢,如鋁在自然界含量比鋰更豐富,成本會更低;鋁的化學(xué)活性更低,能反復(fù)充電更多次。
此外,這類負(fù)離子還能用來合成各種鹽類化合物;用來生產(chǎn)地板清潔劑以及殺菌用的強(qiáng)氧化劑;能像抗抑郁藥百憂解相同改善人的情緒;甚至能用于市值數(shù)十億美元的空氣凈化行業(yè)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
科技日報(bào)總編輯圈點(diǎn)
每隔一段時間,就會出現(xiàn)鋁離子電池的最新進(jìn)展,要么是充放次數(shù)創(chuàng)新高,要么是又發(fā)現(xiàn)了新材料,要么是電解液安全性能有提升……但所有進(jìn)步均處于實(shí)驗(yàn)室層面。噱頭也好,趨勢也罷,百姓最關(guān)注的是,什么時候能買到號稱“鋁電池充電1分鐘=鋰離子電池充電1小時”的真家伙。路漫漫,科學(xué)家仍需在技術(shù)商業(yè)化的路上,加油向未來。
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