采用锂阳极的高效电池。免费技术图书馆新闻

高效锂阳极电池

10.08.2014

美国斯坦福大学的研究人员已经能够制造出高效可靠的锂负极电池，同时解决了几十年来无人能解决的问题。新的发展将允许在未来为智能手机、笔记本电脑和电动汽车制造更轻、更紧凑和更强大的电池。

典型的电池设计包括三个主要元素：阳极（正极）、电解质和阴极（负极）。今天，使用最广泛的锂离子电池，其中锂离子充当电荷载体。阳极通常由石墨制成。斯坦福大学材料科学家兼项目负责人崔毅说，虽然石墨是最受欢迎的阳极材料，但它远不是最有效的。锂更有效。

这位科学家解释说：“在所有可用于生产阳极的材料中，锂的潜力最大。它重量轻，能量密度最高。使用这种材料，您可以获得更多的单位重量和体积功率. 更轻、更小、更强大的电池。” 崔还表示，根据他的假设，锂负极理论上可以将电池的容量提高3-4倍。

问题在于，首先锂会迅速与电解液发生化学反应，另外，当锂离子沉积在锂负极上时体积会大大增加，从而导致电池劣化。

根据项目负责人的说法，许多科学家为解决这些问题奋斗了数十年，他的团队最终通过应用一种额外的元素——一种覆盖阳极的保护外壳，它是一个 20 纳米厚的碳穹顶网格，设法解决了这个问题。 . 这种网格可防止锂与电解质发生反应，并且具有足够的柔韧性，可以在阳极膨胀时拉伸而不会断裂。

通常情况下，如果电池的库仑效率（充放电循环后在阳极储存的锂的相对量）达到 99,9% 或更高，且不会长时间低于该值，则电池可以量产。

到目前为止，在实验室中制造的锂负极电池的库仑效率约为 96%。并且仅在 100 次充放电循环后，它就降至 50% 以下。斯坦福大学的科学家设法达到了 99% 的值，即使在 150 个循环后仍然如此。

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QKD 技术早在 1984 年就被提出。它的概念相当复杂。简而言之，QKD的工作原理如下：发送方生成随机的比特序列，然后将它们编码成量子比特，通过光子发送给接收方。根据量子力学的一个关键定律，不可能在不影响光子参数的情况下测量它们。因此，总是可以检测到窃听的事实，这意味着使用 QKD 技术传输的信息得到了可靠的保护。使用单光子密钥是 QKD 发展的下一个阶段，它显着提高了通信的安全性。

德国科学家第一次设法将单个光子嵌入到量子密钥分布中，并将密钥传输到 500 m 的距离。单个光子是使用两个由半导体纳米结构制成的器件产生的。这些设备在电脉冲的影响下发射光子，这些设备由不同的材料制成，产生两种颜色的光子。

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