1、新型液態(tài)金屬電池：可再生能源能量存儲(chǔ)新突破
New battery made of molten metals may offer low-cost, long-lasting storage for the grid
麻省理工大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出一種液態(tài)金屬電池，利用儲(chǔ)量豐富、造價(jià)便宜的材料作為電極材料，且電池效率較高，從而有望提升可再生能源的能量?jī)?chǔ)存能力。
液態(tài)金屬電池內(nèi)部沒(méi)有使用任何固體材料制作，電池的陰極、陽(yáng)極和儲(chǔ)能元件等全部都采用融化的液體來(lái)制作。研究小組多年來(lái)試驗(yàn)了多種不同的組合成分。最早的設(shè)計(jì)中，電極部分采用了液態(tài)銻和液態(tài)鎂，儲(chǔ)能元件則采用硫化鈉材料制作。由于密度不同，因此幾種液態(tài)金屬材料彼此之間并不會(huì)混合在一起，而會(huì)像油水那樣出現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)。在原來(lái)使用液態(tài)銻做電極材料時(shí)，系統(tǒng)需要保持700℃的高溫才能夠運(yùn)行，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后研究人員使用了鋰與鉛和銻的混合金屬制作電極。在電極材料中加入鉛并沒(méi)有減小電壓，這是由于當(dāng)鋰進(jìn)入鉛銻合金時(shí)，因鋰和銻結(jié)合更緊密，因此鋰傾向于和銻發(fā)生反應(yīng)。
研究團(tuán)隊(duì)表示，新型的電池能夠在更低的溫度下工作，具有更長(zhǎng)的使用壽命以及更低的成本。
2、雙層結(jié)構(gòu)正極材料提升電池性能
Unique two-level cathode structure improves battery performance
美國(guó)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合發(fā)現(xiàn)，利用層狀正極材料可以提升電池的高電壓循環(huán)性能，從而可以應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)和其它需要快速充放電以及高容量電池領(lǐng)域。
含鎳材料是鋰電池中具有較大發(fā)展前景的材料，但是由于其易于與電解液發(fā)生副反應(yīng)，從而限制了其進(jìn)一步的發(fā)展，因此該聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)提出包含鎳元素同時(shí)保護(hù)其不發(fā)生副反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法。他們將金屬鋰、鎳、鎂、鈷按照一定的比例混合起來(lái)，利用霧化噴嘴形成微小的液滴，并進(jìn)一步分解成粉末。對(duì)粉末進(jìn)行重復(fù)的加熱與冷卻，將會(huì)使粉末形成微小的納米粒子，并且這些粒子會(huì)自組裝成較大的球體。他們發(fā)現(xiàn)金屬鎂在球體表面形成一層保護(hù)層，避免了內(nèi)部金屬鎳和電解液的接觸，從而保護(hù)了電極材料。
這一研究成果可以有效提高電池的壽命以及快速充電能力。
3、機(jī)械法獲鈣鈦礦材料
Researchers create perovskites via mechanochemistry
近日，波蘭科學(xué)院與華沙工業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)一種簡(jiǎn)單有效的方法來(lái)制造鈣鈦礦材料。
鈣鈦礦是指一類(lèi)陶瓷氧化物，其分子通式為ABO3，此類(lèi)氧化物最早被發(fā)現(xiàn)是存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣(CaTiO3)化合物，也因此而得名。鈣鈦礦復(fù)合氧化物具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，尤其經(jīng)摻雜后形成的晶體缺陷結(jié)構(gòu)和性能，或可被應(yīng)用在固體燃料電池、固體電解質(zhì)、傳感器、高溫加熱材料、固體電阻器及替代貴金屬的氧化還原催化劑等諸多領(lǐng)域，成為化學(xué)、物理和材料等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
研究人員設(shè)計(jì)出的這種利用機(jī)械力學(xué)生產(chǎn)鈣鈦礦材料的方法聽(tīng)起來(lái)像魔法般神奇。將碘化銨（CH3NH3I）與二碘化鉛（PbI2）一起放入球磨機(jī)中，經(jīng)過(guò)幾分鐘的混合之后，原材料全部消失，只剩下黑色粉末——鈣鈦礦。利用該方法得到的鈣鈦礦材料被制成太陽(yáng)能電池后，其效率要比同等材料的電池高出10%。
4、雙結(jié)太陽(yáng)能效率新紀(jì)錄
New efficiency record with dual-junction solar cell
能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）以及瑞士電子和微中心（CSEM）的科學(xué)家們共同創(chuàng)造出了用雙結(jié)III-V族/半導(dǎo)體硅太陽(yáng)能電池將非濃縮日光轉(zhuǎn)化成電能的新世界紀(jì)錄。
最新太陽(yáng)能電池認(rèn)證的轉(zhuǎn)換記錄——29.8％，是由NREL開(kāi)發(fā)的磷化銦鎵頂部元件和CSEM使用硅異質(zhì)結(jié)技術(shù)研制出的結(jié)晶硅底部元件堆疊構(gòu)成。雙結(jié)器件的性能超過(guò)了的晶體硅太陽(yáng)能電池29.4%的理論極限。
在串聯(lián)太陽(yáng)能電池的應(yīng)用中，硅異質(zhì)結(jié)技術(shù)被認(rèn)為是當(dāng)今最高效的硅技術(shù)，而使用硅異質(zhì)結(jié)的底電池與高性能的頂部元件相結(jié)合，可以得到更高效率的電池。這項(xiàng)技術(shù)是一個(gè)重要的突破，未來(lái)可能在一定程度上解決能源危機(jī)。
5、超氧化物開(kāi)啟新電池大門(mén)
Stable "superoxide" opens the door to a new class of batteries
雖然鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活中，但研究人員還在努力尋找新的鋰空氣電池，以獲得更大的能量密度，不過(guò)其中還存在一定的弊端，主要是形成的鋰過(guò)氧化物（Li2O2）沉淀會(huì)堵塞電極毛孔?，F(xiàn)在，美國(guó)能源部（DOE）與阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家有望解決此問(wèn)題。
在最近的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，他們生產(chǎn)出穩(wěn)定的結(jié)晶超氧化鋰（LiO2）來(lái)代替鋰電池放電過(guò)程中的過(guò)氧化物。相比過(guò)氧化鋰，超氧化鋰更容易離解成鋰和氧，具有更高的效率和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。
基于超氧化鋰電池的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠形成封閉式的鋰空氣電池，從而使它們更安全高效。
