萨里大学的科研团队在环保电池技术领域取得了突破性进展,他们成功研发出一种新型锂-二氧化碳电池,这种电池不仅能量密度更高,而且在发电的同时能够有效捕获二氧化碳,为实现可持续发展提供了全新方案。据称,其性能有望超越现有的锂离子电池。
长久以来,锂-二氧化碳电池一直受到效率低下、充电困难以及依赖昂贵稀有材料如铂的限制。然而,萨里大学的研究人员通过引入一种名为磷钼酸铯(CPM)的低成本催化剂,成功克服了这些难题。这一创新不仅提升了电池的能量存储能力,还显著降低了充电需求,并确保了电池能够稳定地进行超过100次的充放电循环。
研究人员通过结合计算机建模和实验室测试的方法,验证了CPM催化剂的有效性。测试结果显示,采用CPM的电池在能量存储和循环稳定性方面均表现出色。这项研究成果已在《先进科学》杂志上发表,标志着锂-二氧化碳电池向实际应用迈出了重要一步。
萨里大学展示的锂-二氧化碳电池原型,展现了这一创新技术的实际应用潜力。该项目的主要负责人、萨里大学化学过程工程讲师Siddharth Gadkari博士表示,随着全球对可再生能源和应对气候变化解决方案需求的日益增长,锂-二氧化碳电池的研究有望在这一进程中发挥关键作用。
Siddharth Gadkari博士强调,CPM催化剂的应用有效降低了电池在充放电过程中的能量损失,相当于为电池的使用“平整了坡度”。为了深入了解CPM的作用机制,研究团队采用了事后测试和计算机建模两种方法。事后测试发现,电池在吸收二氧化碳时形成的碳酸锂化合物能够稳定地积聚和去除,这是确保电池长期使用的关键。
通过密度泛函理论(DFT)进行的计算机建模揭示了CPM稳定的多孔结构为关键化学反应提供了理想的表面。萨里大学未来研究员Daniel Commandeur博士指出,这一发现兼具高性能和易用性,证明了使用经济实惠、可扩展的材料就能制造出高效的锂-二氧化碳电池,无需依赖稀有金属。
Daniel Commandeur博士表示,这一创新不仅为开发更优质、低成本、易于制造的电池材料开辟了新途径,还为未来设计更先进的催化剂提供了可能。随着对催化剂与电极、电解质相互作用方式的深入研究,锂-二氧化碳电池有望成为实用且可扩展的清洁能源储存方式,同时助力减少大气中的碳排放。