中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:化學(xué)家已破解150年的奧秘,就是什么賦予鉛酸電池獨(dú)特性能,使它能產(chǎn)生浪涌電流,這種電池見于大多數(shù)汽車的引擎蓋下。
來(lái)源:牛津大學(xué)
鉛酸電池能夠產(chǎn)生非常大的電流,這是啟動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的,這樣的電流源自極高導(dǎo)電性的電池負(fù)極材料,就是二氧化鉛。然而,雖然這種類型的電池發(fā)明于1859年,但是,到現(xiàn)在為止,二氧化鉛高導(dǎo)電性的根本原因仍然困惑著科學(xué)家們。
有一組研究人員,來(lái)自英國(guó)牛津大學(xué)(Oxford University),巴斯大學(xué)(University of Bath),都柏林三一學(xué)院(Trinity College Dublin)和國(guó)際衛(wèi)星電離層研究中心(ISIS:International Satellites for Ionospheric Studies)中子散裂源( neutron spallation source),他們首次解釋了二氧化鉛高導(dǎo)電性的根本原因。
已經(jīng)報(bào)道過(guò)這一研究,發(fā)表在最近一期的《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。
“鉛酸蓄電池具有獨(dú)特性能,產(chǎn)生的浪涌電流超過(guò)100安培,可以轉(zhuǎn)動(dòng)汽車起動(dòng)電機(jī),關(guān)鍵是因?yàn)椋聦?shí)上,二氧化鉛儲(chǔ)存化學(xué)能量,在電池負(fù)極具有很高的導(dǎo)電性,從而會(huì)產(chǎn)生大量電流,滿足需求,”魯斯•艾格戴爾(Russ Egdell)說(shuō),他是牛津大學(xué)化學(xué)系教授,也是這篇論文的作者。
“然而,二氧化鉛導(dǎo)電性的根源,仍然存在爭(zhēng)議。其他氧化物具有相同的結(jié)構(gòu),如二氧化鈦,但卻是電絕緣體。”
通過(guò)結(jié)合計(jì)算化學(xué)和中子衍射(neutron diffraction),這一小組證明,二氧化鉛本質(zhì)上是一種絕緣體,具有微小的電子帶隙(band gap),但不可避免地變成電子富集狀態(tài),這是由于晶格缺氧,使這種材料從絕緣體變成金屬導(dǎo)體。
研究人員認(rèn)為,這些見解可開辟新的途徑,以選擇改進(jìn)材料,用于現(xiàn)代電池技術(shù)。
艾格戴爾教授說(shuō):“這項(xiàng)研究表現(xiàn)出活力,他們結(jié)合了預(yù)測(cè)材料建模與最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量。”