最新電池技術之三維電極是什麽？

TIME: 2021-12-09 新聞資訊

傳統的電池技術中電池內有三個元件：分別位于電池兩端的陰極和陽極以及作爲橋梁的電解液，而最新電池技術的突破重要在于在微尺度上将電池的阳极和阴极整合在了一起。据英国广播公司（BBC）近日报道，美国科学家制造出一种拥有三维电极的新式微電池模型，与目前的商用電池相比，同样功能的新電池仅为其十分之一，而再充电速度则为其1000倍。

三維電極有兩種形式，一種是在二維電極之間填充均勻混合的導電顆粒和絕緣顆粒，當外加電壓足夠高時，使導電顆粒沿電場線方向兩端的電位超過陰極和陽極反應的可逆電勢時，導電顆粒表面帶電，稱爲新的一極。第二種是將電極結構做成三維結構，就是立體結構。

三維電極法是在二維平面電極的基礎上開發研制的，與其它處理方法相比，該方法具有以下特點：

1、与傳統的二维平面电极相比，三维电极能够增加电解槽的面体比，且因填充粒子间距小而增大物质的传质速度，提高电流效率和处理效果

2、三维电极反应器设备相对较为简单、紧凑，占地面积少，粒子电极长时间不需再生处理，操作费用低，易于控制，便于实现工业化；

3、处理时不需添加化学药品，后处理简单，无二次污染，被称为“环境友好型处理技术”；

最新電池技術之三維電極是首先制造出一個由細小的聚苯乙烯球組成的網格；接著用金屬填滿球內外；再將球溶解，留下一個三維的金屬支架，並在該金屬支架上添加了一個鎳錫合金陽極和氫氧化錳礦物質陰極；最後，將該裝置依附到一塊玻璃的表面，並將玻璃表面沒入300攝氏度的液體（作爲電解質）中。

最新電池技術之三维电极的阴极和阳极距离非常近，使得位于電池两极用来发生反应的离子和电子不要行进很远，因此能更快出现能量。而且，最新技术可以扩展，可以将電池做得比较大。

虽然说最新電池技術之三维电极有很多的优势，但是安全问题或许会成为其市场化的绊脚石。

最新電池技術之三维电极的难题挑战在于制造出一个足够稳固的微電池阵列，通过一个成本低廉且可不断扩大的过程，使整个電池阵列不出现一次短路。最新研究证明了最新電池技術之三维电极可以获得很高的能量密度，但问题在于如何扩大规模以便进行工业化生产，同时找到更简单的制造方法并解决安全问题。目前并不了解这种微電池是否容易自燃，钴酸锂离子電池就存在这一问题。

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