夏老师做了一个什么科研项目?
夏新辉老师团队这次究竟做了一个什么样的科研项目?
昨天,夏老师为我们做了科普——
我们都知道电池很重要,我们的手机、电动汽车等,都离不开电池。但电池总会用完,让电池更加耐用,一直是科学家们在追求的事情。
想想看,要是现在市面上的电池更加耐用一点,车子续航里程大幅度地增加,手机也不用老是充电,该多好。
夏新辉老师团队研究的方向,对准了现在市场上的高能锂硫电池。这款电池,相对于市场上最好的电池,容量提升了3倍,将来,锂硫电池有望解决电瓶汽车在长途行驶中的续航能力。与此同时,这款电池还在成本、使用寿命等方面有许多优势。锂硫电池被广为看好,被认为是下一代理想的电池材料。
但是,锂硫电池的使用,存在着一个难题,就是要找到一个好的载体,把硫锂电池中的硫元素固定下来,只有把硫元素固定下来了,锂硫电池才会安心下来工作,稳定地为我们出力。但要给锂硫电池找到一个房子,也很不容易。科学家们一直在努力。这次,夏新辉老师团队,就是给锂硫电池找到了一个好房子。
在烂橘子的启发下,科研人员发现,霉菌孢子及其孢子碳材料具有非常特殊的多孔微纳结构,由一种弯曲迷宫状的次级结构构成,表面积比较大。同时,霉菌孢子所衍生的碳材料,具有氮、磷元素的原位掺杂,对锂硫电池运行过程中产生的穿梭效应具有显著抑制作用,能提高电池能量密度。
实验中,研究团队利用这种孢子碳特殊的结构,并结合一些特殊的纳米造孔技术,制备出了一种全新的霉菌孢子碳/纳米磷化镍复合材料。
科研人员首先将霉菌(由橘子或者大米霉变而来)通过发酵培养,然后通过镍的造孔能力将其结构优化,再经过高温碳化后,产生霉菌孢子碳/纳米磷化镍复合材料。在155℃的高温下,研究人员让硫以熔融态的方式与碳材料混合,携带的硫就住进了霉菌孢子碳复合材料的房子,并且稳定下来。
这种全新的霉菌孢子碳/纳米磷化镍得益于其自身空隙多、导电性好、表面积大,储硫位点多等特性,还能够对多硫化物中间体进行物理/化学的双重吸附,因此电池性能得到了极大改善。
要简单理解的话,就是利用这种从霉菌那得到的新材料,做出的电池,装的电量更多,电池更给力。