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KIST科学家研发的新型电池材料可将容量

来源:985免费论文网  | 时间:2024-11-22 07:29:07 |

KIST科学家研发的新型电池材料可将容量

近年来,电动汽车电池已取得了很大的进步,但是其储能能力有限,因此许多人仍未放弃使用汽油的汽车。不过,这种情况可能会发生改变,因为科学家已经开发出一种新的阳极材料,据称可将容量提高四倍之多。

电池包含两个电极-阳极和阴极-离子在电解质之间传播。除其他事项外,电池的容量受能够在阳极中累积的电子数量的影响。通常,那些阳极由石墨制成。根据韩国科学技术研究院(KIST)的科学家的说法,硅的储能能力是石墨的10倍,但硅作为阳极材料有一个主要缺点-硅在充电/放电过程中会膨胀,导致其表面破裂,其能力因此急剧下降。尽管已经尝试生产稳定的硅阳极,但是所涉及技术的成本和复杂性通常使它们在商业上不可行。而KIST的新技术则有所不同。Hun-Gi Jung博士及其同事首先将红薯衍生的淀粉溶解在水中,将硅溶解于玉米衍生的油中,然后将两种溶液混合并加热。结果是形成了碳-硅复合材料,其中微小的碳球阻止了硅溶胀。据悉,当测试时,发现由复合材料制成的阳极的存储容量是类似石墨阳极的四倍,但在500次充电/放电循环中它们仍保持稳定。此外,利用新阳极的电池可在短短五分钟内充满电至其全部容量的80%。Jung表示:“我们采用的简单方法以及我们开发的具有优异性能的复合材料极有可能被商业化并批量生产。 该复合材料可应用于电动汽车和储能系统的锂离子电池。”科学家在最近发表于《纳米快报》杂志上的一篇论文中描述了该研究。

虽然此前研究人员已开发出“变形 ” 结构材料,但它们通常会加入电磁阀、泵或电机,增加了重量和复杂性。然而现在,科学家们开发出了一种碳纤维复合材料,只需简单地通电就能改变形状。

这种三层固态材料由瑞典皇家理工学院的一个团队创造,由两片掺杂锂离子的碳纤维组成的三层固态材料,中间夹着一块固体电解质的薄片。后者更确切的说是 "结构电池电解液",当低压直流电流通过它时,离子会从碳纤维的一层碳纤维迁移到另一层(通过电解液)。这使得碳纤维的放电层收缩,同时使充电层膨胀。因此,整块材料会向一侧弯曲。即使电流被移除后,复合材料仍然保持这种形状。但是,如果在随后的电荷中,电流被反转,锂离子就会向相反的方向迁移。根据电压的不同,这将导致复合材料向后弯曲,要么恢复到中性的平面形状,要么向另一侧弯曲。这种材料很轻,但也被认为比铝更硬。一旦进一步开发,它可能会被应用于不需要副翼的变形飞机机翼,或者是改变形状以在不同风速下实现最大效率的风力涡轮机叶片。“我们已经在结构电池方面进行了一段时间的研究,比如碳纤维复合材料也能像锂离子电池一样储存能量,”该研究论文的共同作者Dan Zenkert教授说。“现在,我们进一步发展了这项工作。我们期望它能导致仅通过电控制改变形状的材料,也是轻质和刚性的材料,从而产生全新的概念。”这篇论文最近发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

生化环材,是指生物类、化学化工类、环境科学与工程、材料科学与工程四大专业。

这四大专业,是大学专业中比较独特的存在,好发论文,容易搞研究,但是不好找工作,大部分人选择硬着头皮去读研或者转行。其实这四大专业与我们生活息息相关,每一个都是实业与科技的结合体。

第一类、生物类

生物专业本科来说一般有:生物科学、生物技术、生物工程、生物医学工程等专业。生物信息学是生物技术的一个分支,也就是你将来进入大学后专业的一个方向。当然,其他的方向还有很多,例如:基因工程、生物资源利用、发酵工程、生态学、中药药用植物、微生物学、细胞生物学等。其实女生学这个专业还是挺有优势的,因为生物学科是要进实验室做实验的,需要耐心和认真,一般,一个研究生导师的实验室里绝大多数都是女生。或者你读师范类,可以去做中学生物老师,有寒暑假,对于女孩子来说也是不错的。

第二类、化学化工类

化学类专业主要有:化学、应用化学、化学生物学、分子科学与工程、能源化学工程、化学工程与工艺、制药工程等专业。

化学相关的专业是每年高考报考最多的专业,像理工类的化学专业的主就业前景还是很不错的,主要是因为化学技术在生产和生活中应用十分广泛,毕业后可以从事化学教师、工程师、技术人员等,同时对于考研和考公务员也很有优势,因为专业分支比较广泛,可以选择的方向很多,对比其他专业而言考研率相对高一些。

第三类、环境科学与工程

与环境科学与工程相类似的专业有:环境工程、安全工程、水质科学与技术、灾害防治工程、环境监察、雷电防护科学与技术、核安全工程、环保设备工程。

环境科学与工程专业学生主要学习普通化学、工程力学、测量学、工程制图、微生物学、水力学、电工学、环境监测、环境工程学科的基本理论和基本知识,受到外语、计算机技术及绘图、污染物监测和分析、工程设计、管理及规划方面的基本训练,具有环境科学技术和给水排水工程领域的科学研究、工程设计和管理规划方面的基本能力。

毕业生可在环保、化工、冶金、能源、交通、轻工、医药、农业、军工等行业从事环境科学研究与工程设计、技术开发、环境质量管理等方面的工作,也可以进一步攻读国内外本专业或相关专业硕士学位。

第四类、材料科学与工程

材料科学与工程属于工学学科门类之中的其中一个一级学科,材料科学与工程专业是研究材料成分、结构、加工工艺与其性能和应用的学科。在现代科学技术中,材料科学是国民经济发展的三大支柱之一。主要专业方向有金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等。

学生毕业后可以到材料及高分子复合材料成型加工、高分子合成、化学纤维、新型建筑装饰材料、现代喷涂与包装材料、陶瓷、水泥、家用电器、电子电气、汽车厂、钢铁企业、石油化工、制造企业、航天航空等企业从事设计、新产品开发、生产管理、市场经营及贸易部门工作,也可以到高等学校、科研单位从事科学研究与教学工作,还可以在政府经济管理部门或建设单位、设计单位、建筑施工企业、工程建设监理单位、房地产开发企业、工程咨询公司、国际工程公司、投资与金融等单位从事工程管理等工作。

本科生除了就业以外,另一个主要去向就是读研或深造。可以说读研率高是材料类专业的一大特点。



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