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电池模仿哺乳动物骨骼的多层几何形状，用于结构稳定性

时间：2022-04-08 08:58:05来源：

通过复制哺乳动物骨骼的多层几何形状，可以更具结构稳定地制造钠离子电池的阴极，同时保持高容量和快速充电率。

钠离子电池准备更换用于大型电能存储的锂离子电池。它们提供了优于锂离子电池的优点，特别是由于钠的广泛丰富。

然而，难以开发钠阴极，电子通过电子可以进入电池的材料。许多候选材料不稳定或无法承受高电压。

为了寻找解决方案，来自Sungkyunkwan大学，德克萨斯大学奥斯汀大学，布鲁克海文国家实验室转向自然。他们在AIP出版中描述了他们在应用物理评论期刊中的哺乳动物骨骼启发钠阴极。

“我们认为，自然提供了一个非常有前途的解决方案来解决技术问题，”其中一位作者说，何塞科公园说。“因此，我们试图找到可以解决这些动力学和稳定限制的理想架构。”

哺乳动物骨结构包括内部多孔，海绵状骨，允许骨髓的储存和运输，包围骨骼，紧凑的骨骼，在严重应力下提供机械和结构完整性。

示出哺乳动物骨结构如何翻译成骨吸的NVP阴极的设计。

在这种设计架构之后，该组创建了一种Na3v2（PO4）3结构的多孔系统，也称为NVP，由浓缩的石墨烯氧化物（Rgo）包围。NVP是一种钠阴极材料，其迅速地将钠离子运输但在结构上不稳定。

Bonelike Setup有助于提高系统的结构完整性，降低电化学和机械应力造成的永久性损坏。同时，NVP和Rgo的组合为钠离子产生了更有利的环境，增强了系统的稳定性。根据充电速率，电池可以以超高速率充电，并在10,000个循环后保持超过90％的容量。

尽管有了这些有前途的技术进步，但研究人员目前只是一个概念证明，证明了由哺乳动物骨骼启发的钠阴极的可行性。需要进行其他工作以实现系统的技术利用。

“具有高质量的骨吸机NVP的大规模合成，骨吸的NVP组成和结构的优化，以及更多实际应用需要具有大面积和高负荷的电极的制造和测试，”公园说。

参考：“仿生复合建筑达到钠离子电池阴极的超高速率能力和循环寿命”由康浩胫骨，Sul Ki Park，y汉·汉语，义县王，彭城刘，Seong-min Bak，Min Sung Choi，David Mitlin和Ho Seok 2020年12月8日公园，应用物理评论.DOI：
10.1063/5.0020805

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