納米級(jí)分子塊構(gòu)建儲(chǔ)能材料 用于超級(jí)電容器

　　稀有金屬元素鈮的分子可作為分子構(gòu)建塊，用于電化學(xué)儲(chǔ)能材料設(shè)計(jì)。據(jù)外媒報(bào)道，瑞典于默奧大學(xué)（Ume? University）化學(xué)系的Mark Rambaran提出一種方法，利用含有納米尺寸鈮分子的水性溶液（稱為多鈮酸鹽，polyoxoniobates）來(lái)生產(chǎn)固體材料。

　　Mark Rambaran表示：“這些多鈮酸鹽是水溶性的，可以大量合成。就像孩子堆樂(lè)高積木一樣，它們可以充當(dāng)分子構(gòu)建塊，用于制造多種材料。這些材料可用于超級(jí)電容器等設(shè)備，以優(yōu)化鋰離子存儲(chǔ)?！?/P>

　　通過(guò)微波照射，可以合成多鈮酸鹽。相對(duì)于傳統(tǒng)水熱法，這種方法快速而有效。Mark Rambaran表示：“利用微波照射，15分鐘即可完成相關(guān)過(guò)程。比起以前使用的水熱法（需要18小時(shí)），時(shí)間要短得多?！?/P>

　　這種納米尺寸分子可以在水中溶解，并通過(guò)旋涂沉積至五氧化二鈮（niobium pentoxide）薄膜上。將這些薄膜加熱至200-1200°C，可使表面具有不同的耐腐蝕性和電化學(xué)特性。在更高的溫度下，這些薄膜會(huì)結(jié)晶，并對(duì)非?；镜臈l件具有耐受性，而且這些薄膜總是具有抗酸性。這種方法有利于沉積具有不同結(jié)晶度、厚度和粗糙度的無(wú)堿金屬氧化物薄膜。Mark Rambaran表示：“因?yàn)槟軌蛑圃煳逖趸壉∧ぃ瑴y(cè)試贗電容性能變得更加容易。這有助于開(kāi)發(fā)電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備，比如超級(jí)電容器。”

　　受益于五氧化二鈮晶體的原子排列，其中的通道可以輕松容納儲(chǔ)存和釋放的鋰離子，使循環(huán)次數(shù)超過(guò)10萬(wàn)次。因此，將其用于超級(jí)電容器，提供電化學(xué)儲(chǔ)能，有可能取代典型的鋰離子電池。

　　鋰離子電池的電荷儲(chǔ)存能力有限，充放電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10分鐘以上。相比之下，超級(jí)電容器的充電時(shí)間僅需10秒，可以快速而有效地提供能量。此外，使用水溶性多鈮酸鹽來(lái)制備金屬氧化物薄膜，是一種簡(jiǎn)單溫和的方法，可以避免使用有害的起始材料，如五氯化鈮或五氟化鈮。Mark Rambaran表示：“為了減緩氣候變化，人們?nèi)找骊P(guān)注開(kāi)發(fā)新的儲(chǔ)能材料。因此，需要改進(jìn)太陽(yáng)能/燃料電池及電池的制造方法，以提升電化學(xué)儲(chǔ)能能力，同時(shí)保持環(huán)境友好性?！?/P>

　　在電化學(xué)儲(chǔ)能方面，超級(jí)電容器被視為可與鋰離子電池相媲美，甚至有望取代鋰離子電池。目前，超級(jí)電容器的應(yīng)用包括電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、有軌電車(chē)、火車(chē)、消費(fèi)電子產(chǎn)品等。