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自充电电池已经研发十年了吗?

来源:安德普电源科技有限公司作者:高频智能充电机发布时间:2019-09-27 08:36

 

智能手机中提高电源效率的责任通常被放在其他组件上,例如存储器或闪存,但是由于加拿大一所大学的研究人员的影响,在未来十年内它们可能具有自充电电池。

蒙特利尔的麦吉尔大学与魁北克省电力公司魁北克水电研究所(IREQ)合作,可以消除忘记给手机充电后不使用手机的烦恼经历。该大学的采矿和材料工程系主任乔治·德莫普洛斯(George Demopoulos)在接受EE Times采访时说,尽管锂离子电池已使各种移动设备迅速普及,但由于其能量密度有限,它们仍需要频繁充电。

他说,这种局限性导致了便携式太阳能充电器的发展,但是这些混合设备由于其复杂的电路和封装问题而难以小型化。他补充说,麦吉尔大学的科学家在开发能够利用光来收集和储存能量的单一设备方面取得了第一个里程碑。

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FTO / LFP NP / DYE电极的示意图。

自2010年以来,Demopoulos就一直在与魁北克水电局合作开发锂电池和太阳能电池。2014年,他从大学休假,在公用事业的研究机构里度过了一段时间,在那里,他与博士后研究员Andrea Paolella一起尝试了一种想法,即可以利用染料敏化太阳能电池中的光来创造自充电电池。自2007年以来,Demopoulos一直在研究染料敏化太阳能电池,这正是他使他从事电池工作的原因。

在早期阶段,研究集中在单个光电极上-一个装有灯的半电池作为演示,以查看该电池是否可以吸收光并存储电能。“我们面前有这两种设备,它能合而为一吗?在光电极照射了几周后,我们开始看到电流了。”德莫普洛斯说,他对Paolella的耐心归功,因为前两周什么都没发生。 

由于加拿大自然科学与工程研究委员会(NSERC)的资助,该研究小组已经在进行该项目的第二阶段。研究人员在2017年4月的《自然通讯》上详细介绍了将染料合成的太阳能电池技术与锂离子材料结合以研究光辅助电池充电的过程

本质上,磷酸铁锂有效地充当了染料再生的可逆氧化还原剂,研究人员的发现概述了推进可光充电锂离子电池设计原理的可能性。

实验的第一阶段没有实际装置,而是在没有湿度的干燥室内进行的。另外,从未将各种物理组件一起包装在单个容器中。Demopoulos说:“实验中的氧气起着关键作用,而不仅仅是光。在电池中,我们不能有氧气,因此下一阶段是考虑更换氧气,然后进一步包装。”

他说,这项研究预计将是一个五到十年的项目。“我们将需要重新设计用于吸收光的移动设备。”例如,屏幕可能是吸收光的。

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霓虹灯下的开路电压(OCV)(红线):在3.40 V稳定后的电压增加到3.75 V,在黑箱中(黑线)在黑暗中,电压从3.44轻微降低在500小时内达到3.41V。插图显示了使用太阳模拟器(绿线)照明时OCV的变化。

IREQ的能源存储和保存总监Karim Zaghib博士说,现在已经设计出了一种吸收光的电极,NSERC的资助将使他们有机会弥合差距,并证明可充电电池是可行的。该公司使用锂电池的工作可以追溯到50年前。他个人已经在那里呆了22年。提出新的电池充电方法是Zaghib和其他研究人员致力于解决的关键挑战。他说:“我们需要快速充电,我们需要寻找其他来源。”

他说,拥有一个既可以采集能量又可以存储能量的设备一直是一个反复出现的主题。电池的大小不是问题,因为研究人员使用的是磷酸离子电池而不是锂。Zaghib说:“问题不是能量密度,我们有解决方案。问题在于如何快速充电。” 另一个挑战是要在电池中获得足够的循环次数。未来五年的目标是获得500个周期。

他说,自充电电池也可以在家庭中使用,白天通过光充电,晚上使用,因为未来十年的趋势是,智能家居将越来越多地采用太阳能。Zaghib表示,尽管当前的研究围绕小型电池进行,但在储能应用中可能会出现更大的10 -20千瓦时电池。他说:“今天,如果您需要为房屋提供电源,则需要在屋顶上安装太阳能电池,并将电池放在地下室或车库中。”

他说,自充电电池概念将意味着家庭中的太阳能系统只能安装在屋顶上,甚至可以安装在汽车中,但Zaghib说,这需要更多的思考,因为汽车电池通常是在机箱中。Zaghib说:“我们正在考虑一些新设计。”

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