利用太阳能电池有效地给锂离子电池充电
消费者没能接受电动汽车和卡车,部分原因是使他们保持动力的充电站的缺乏。研究表明,在一些国家即使是乐于环保的人也不愿意用电,因为如果用化石燃料产生电力,电动汽车就不比用高效汽油驱动的汽车更绿色了。
利用太阳能电池给汽车充电似乎是解决问题的答案。但大多数电池不符合给目前全电动和插入式混合动力电动汽车使用的锂离子电池直接充电所需的要求。
但是,凯斯西储大学的研究人员已经将4块钙钛矿太阳能电池串联以提高其电压,并直接对锂离子电池进行光充电,效率达到7.8%-研究人员认为,这是迄今报道的最高效率。
这项研究发表在8月27日的Nature CommunicationsNature通讯上,在清洁交通、家用电源等方面具有应用前景。
“我们发现太阳能电池和电池之间能正确的匹配,” Liming Dai、高分子科学与工程教授和该研究的领导者Kent Hale Smith说。 “其他人已经使用聚合物太阳能电池来给锂电池充电了,但效率没有这个高”。
事实上,研究人员说,他们的整体光电转换和存储能力比报道的其他光充电组件与锂离子电池、液流电池或超级电容器的组合性能都高。
钙钛矿太阳能电池的活性材料具有与钙钛矿相同的晶体结构,被认为是捕获太阳能的一个有前途的新设计。相比于硅系的电池,它们将更广的太阳光谱转化为电能。
在短期内,他们已经匹配了硅电池的能量转换,并且世界各地的研究人员正在寻求进一步的发展。
戴的实验室制备了多层太阳能电池,这将提升其能量密度、性能和稳定性。测试表明,这三层可根据需要转换成一个单层的钙钛矿薄膜。
通过串联4个实验室规模的、大约0.1平方厘米的电池,研究人员进一步增加了开路电压。太阳能到电能的转换效率为12.65%左右。
为了给纽扣大小的锂离子电池充电,他们使用了锂离子磷酸盐正极和锂 - 钛氧化物阳极。光电转换和存储效率为7.8%。通过10光-电荷/恒电流(恒定电流)放电循环持续近18小时,该技术在所有周期中保持了几乎相同的放电/充电曲线,表现出组件的高循环稳定性和相容性。
“我们预计,在不远的未来这将是一个家用的系统,你可以在家里给你的车充电,又因为钙钛矿型太阳能电池可制成柔性薄膜,最终他们将被安装在汽车上,” Jiantie Xu说,与Yonghua Chen永华陈同时是研究的第一作者。两者都是凯斯工程学院高分子科学与工程研究协会的研究助理。
研究人员正在开发小型样机,并致力于进一步提高钙钛矿电池的稳定性和优化系统。
新材料在线编译整理——翻译:王晶晶 校正:摩天轮
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