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将生锈的不锈钢网直接转换成用于钾离子电池的稳定,低成本的电极

时间: 2017-11-13
将生锈的不锈钢网直接转换成用于钾离子电池的稳定,低成本的电极


中国科学家已经很好地利用了废物,同时通过将生锈的不锈钢网转变成具有出色电化学特性的电极,使其成为钾离子电池的理想选择,从而找到了解决技术难题的创新方法。据“应用化学”杂志报道,铁锈直接转化为具有可储存钾离子的栅格结构的致密层。还原的氧化石墨涂层增加了充电/放电循环期间的电导率和稳定性。

增加使用可再生能源需要在电网内有效的储能。锂离子电池,广泛应用于便携式电子产品,是有前途的候选人。锂离子电池基于锂离子的置换。在充电时,离子向石墨电极移动,在那里它们被储存在碳层之间。放电时,它们被释放。但是,锂价格昂贵,储量有限。钠离子电池已被探索作为替代。

Xin-Bo Zhang说:“钾离子的价格和钠一样便宜,容易得到,而钾离子电池在电气方面会更好。 “然而,钾离子的半径明显较大,造成了一个问题,这些离子的重复储存和释放使目前用于电极的材料不稳定。

中国科学院和吉林大学(中国长春)的Zhang和一个团队现在已经找到了一种使用废料制造新型电极的优雅解决方案:用过滤器和筛子剔除不锈钢网。尽管这些电网具有出色的耐用性,但苛刻的条件却会导致一些腐蚀。金属可以在炉中回收,但这个过程需要大量的金钱,时间和能源,并且产生排放物。张先生说:“转换成电极可以发展成更加生态和经济上合理的回收形式。”

腐蚀的网状物被浸入亚铁氰化钾(钾盐的黄色原液,被称为酒的澄清剂)的溶液中。这将锈铁层中的铁离子,铬离子和镍离子溶解掉。它们与铁氰化物离子结合成复杂的盐,称为普鲁士蓝(一种深蓝色颜料),作为支架状纳米立方体沉积在网状物表面。钾离子能够容易且快速地储存在这些结构中并从中释放出来。

研究人员然后使用浸涂工艺沉积一层氧化石墨烯(氧化石墨层)。这层紧紧地贴在纳米立方体上。随后的还原将氧化石墨烯转化成还原的氧化石墨烯(RGO),其由具有分离的氧原子的石墨层组成。张先生解释说:“RGO涂层可以抑制活性物质的聚集和分离,同时显着提高电导率,打开超快的电子传输通道。

在测试中,使用这些新型电极制造的纽扣电池具有出色的容量,放电电压,倍率性能和出色的循环稳定性。由于廉价,无粘合剂的电极非常灵活,所以非常适合用于柔性电子设备。




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