科學(xué)家們發(fā)明了一種含有磁性流體的電池，在外加磁場(chǎng)的作用下能使之向任一方向移動(dòng)。磁控電池概念對(duì)流體電池而言特別有用。它不需要特定的輸送泵，這些泵需將外部存儲(chǔ)池中的電解液移至內(nèi)部能量堆中發(fā)電。流體電池作為電網(wǎng)的大規(guī)模能量存儲(chǔ)設(shè)備得到了十分廣泛的研究，它能儲(chǔ)存斷斷續(xù)續(xù)的能量源諸如風(fēng)能和太陽(yáng)
Weiyang Li講：“我們所做工作的最大意義在于使用磁場(chǎng)這一創(chuàng)新理念來(lái)控制和提高電池系統(tǒng)中質(zhì)量及電子的傳送。”他是該篇論文的第一作者，先前就職于斯坦福大學(xué)，現(xiàn)在在達(dá)特茅斯學(xué)院工作。
新型電池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是陰極電解液（電解液中陰極附近的部分）的組成，它包含混合有磁性鐵氧體納米顆粒的多硫化鋰。通過(guò)外加磁場(chǎng)，研究人員可以在所需的方向上移動(dòng)納米顆粒，由于兩者間存在強(qiáng)烈的約束力致使多硫化鋰沿磁性顆粒運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)。由此產(chǎn)生了一個(gè)兩相磁性溶液，容器的一邊是高濃度的多硫化鋰而另一邊則濃度較低。
對(duì)流體電池而言，電解液中可磁移動(dòng)的電化學(xué)活性物質(zhì)是非常有用的，因?yàn)檫@類電池的目的就是移動(dòng)活性分子使其與電流收集器有更密切的接觸。如此，可以充分利用大量活性分子使電池有更高的能量密度。
測(cè)試表明，含有鐵氧體納米顆粒的新型磁性流體與不含納米顆粒的電解液相比有多個(gè)方面的提高。包括更高的容量(350 mAh/g vs 126 mAh/g)對(duì)應(yīng)于高體積能量密度66 Wh/L，更好的持久力和效率。研究人員將這些提升歸因于磁場(chǎng)有能力運(yùn)送更多的多硫分子，使不良的“穿梭效應(yīng)”降至最低，這些效應(yīng)因多硫分子穿梭至陽(yáng)極產(chǎn)生。之所以能克服是因?yàn)榇判约{米顆?？梢詫⒍嗔蚍肿渝^定在陰極。
未來(lái)，如果磁控概念能夠取代流體電池所需的輸送泵，就可以消除寄生泵的損失，進(jìn)而大大提高效率，降低這些能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的成本。
Cui說(shuō)：“我們的想法可應(yīng)用于更廣泛的流體電池系統(tǒng)，而不僅僅局限于論文中的多硫化鋰電池。我們打算將此想法擴(kuò)展到電網(wǎng)中的其他能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，以及便攜式電子設(shè)備和運(yùn)輸系統(tǒng)。”
該研究成果已經(jīng)發(fā)表在《納米快報(bào)》上。
