改进电极材料MXene有望开辟可充电电池技术的未来

改进电极材料MXene有望开辟可充电电池技术的未来研究人员利用激光脉冲增强了MXene的电极特性，从而在可充电电池技术方面取得了潜在的突破，有望超越传统的锂离子电池。随着全球社会转向太阳能和风能等可再生能源，对高性能可充电电池的需求也在不断增加。这些电池对于储存来自间歇性可再生能源的能量至关重要。虽然当今的锂离子电池很有效，但仍有改进的余地。开发新的电极材料是提高其性能的方法之一。ZahraBayhan正在开发含有MXenes的电池，由于MXenes具有出色的导电性，它可以在某些电池中替代石墨。图片来源：©2023KAUST;AnastasiaSerinMXene：一种前景广阔的电极材料阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员展示了如何利用激光脉冲改变一种被称为MXene的前景广阔的替代电极材料的结构，从而提高其能量容量和其他关键性能。研究人员希望这一策略能有助于在下一代电池中设计出更好的阳极材料。石墨含有扁平的碳原子层，在电池充电过程中，锂原子会存储在这些碳原子层之间，这一过程被称为插层。MXenes也含有可容纳锂的层，但这些层是由过渡金属（如钛或钼）与碳或氮原子结合而成的，这使得这种材料具有很强的导电性。这些层的表面还含有氧或氟等其他原子。基于碳化钼的MXenes具有特别好的锂存储能力，但在反复充放电循环后，其性能很快就会下降。了解KAUST研究人员如何帮助开发新一代可充电电池。来源：©2023KAUST;AnastasiaSerin解决性能退化问题由HusamN.Alshareef和博士生ZahraBayhan领导的研究小组发现，这种降解是由MXene结构中形成氧化钼的化学变化引起的。为了解决这个问题，研究人员使用红外激光脉冲在MXene内形成碳化钼的小"纳米点"，这个过程被称为激光刻划。这些纳米点宽约10纳米，通过碳材料连接到MXene的层上。这样做有几个好处。首先，纳米点为锂提供了额外的存储容量，并加快了充放电过程。激光处理还降低了材料中的氧含量，有助于防止形成有问题的氧化钼。最后，纳米点与层之间的牢固连接提高了MXene的导电性，并在充放电过程中稳定了其结构。这为调整电池性能提供了一种经济、快速的方法。ZahraBayhan和HusamAlshareef教授认为，激光划线可以作为一种通用策略来改善其他MXenes的性能。图片来源：©2023KAUST;AnastasiaSerin有希望的结果和未来应用用这种激光刻划材料制作的阳极在锂离子电池中进行了1000次充放电循环测试。值得注意的是，与未改性的MXene相比，添加了纳米点的这种材料的蓄电能力提高了四倍，几乎达到了石墨的理论峰值容量。此外，这种激光改性材料在整个测试阶段都保持了其全部容量。研究小组认为，激光划线可作为一种通用策略，用于改善其他MXene的性能。这有助于开发新一代充电电池，例如使用比锂更便宜、更丰富的金属。Alshareef解释说："与石墨不同，MXenes还能夹杂钠离子和钾离子。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385677.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385677.htm

科学家们创造了一种可食用的可充电电池

科学家们创造了一种可食用的可充电电池它的灵感来自于生化氧化反应，这种反应在人类和所有其他动物的细胞中产生能量。该电池的阳极由核黄素（又称维生素B2）组成，而阴极由槲皮素制成。这两种物质都天然存在于各种植物和其他食物中。另外还使用活性炭来增加导电性。电解液是水基的，而分离器（阳极和阴极之间的渗透膜，防止短路）是由紫菜制成的，紫菜通常用于寿司。最后，两个食品级的金箔触点从阳极和阴极的蜂蜡涂层中伸出来。一旦充电，0.65伏的电池能够在12分钟内提供48微安的电流，或者在一个多小时内提供仅有的几微安。虽然这听起来可能不多，但据说它足以为小型电子设备供电，如低功率的LED。Caironi说："未来的潜在用途包括从可以监测健康状况的可食用电路和传感器到为监测食品储存条件的传感器供电。此外，考虑到这些电池的安全水平，它们可以用于儿童玩具，那里有很高的摄入风险。事实上，我们已经在开发具有更大容量的设备，并减少整体尺寸。"这项研究在最近发表于《先进材料》杂志的一篇论文中进行了描述。卡内基梅隆大学的科学家们之前开发了一种他们自己的可食用电池，它利用了人们的皮肤、头发和眼睛中天然存在的黑色素。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354839.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354839.htm

印尼总统：希望特斯拉在本地造车 而不仅仅是电池

印尼总统：希望特斯拉在本地造车而不仅仅是电池8月19日消息，印尼希望特斯拉公司能在该国生产电动汽车，而不仅仅是电池，并愿意花时间说服埃隆·马斯克（ElonMusk）将那里视为资源丰富的宝地。印尼总统佐科周四在接受采访时说：“我们想要的是完整的电动汽车，而不仅仅是电池。对于特斯拉来说，我们希望他们在印尼制造电动汽车。我们想要打造巨大的电动汽车生态系统。”佐科表示，他对福特、现代、丰田和铃木等汽车制造商也有类似的期望。这表明他有意寻求投资，并确保印尼不会沦为全球电动汽车供应链中的一个原材料供应商或零部件制造商。印尼拥有全球近四分之一的镍储量，近年来已成为主要的电池生产国。这使得它成为极具吸引力的投资目的地，包括特斯拉在内的汽车和电池制造商都在前往该国寻找电池材料。当被问及阻碍与特斯拉达成交易的原因时，佐科表示：“我们仍在讨论之中。做任何事情都需要时间。我不想很快就放弃，这需要密集的沟通，结果很快就会显现。”一名印尼官员在5月份表示，该国正在安排总统和马斯克会面，讨论潜在的投资事宜。此外，特斯拉的团队也参观了印尼的几个地点。根据佐科办公室5月份的一份声明，马斯克表示，他正在考虑在11月份访问印尼，以探索投资机会。几年来，印尼政府已经与马斯克的团队就潜在的合作关系进行了谈判，包括与特斯拉合作开发电动汽车，以及在该国建立SpaceX火箭发射场的可能性。不过，这些谈判尚未达成任何协议。到目前为止，印尼的大部分镍都被出口到中国和其他地方的钢铁厂作为中间材料，但佐科政府现在热衷于将该国重新定位为电动汽车和电池中心。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1306185.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1306185.htm

螃蟹让一组科学家在廉价可充电电池设计中占了先机

螃蟹让一组科学家在廉价可充电电池设计中占了先机但是科学家们现在发现，将贝壳废料升级为硬碳可能能够形成钠基充电电池的电力电路的一个关键部分，这是目前锂技术的一个可持续替代方案。研究人员发现，从贝壳中生产硬碳有可能作为钠离子电池的阳极发挥作用。通过将贝壳加热到超过1000°F（538℃）的温度，他们将贝壳变成了碳，并将其加入硫化锡（SnS2）或硫化铁（FeS2）的溶液中。这形成了一个可行的钠离子阳极，或电池的正电极。钠离子电池（SIBs）是一种新兴技术，是锂离子电池（LIBs）的可持续替代品。虽然在化学上与锂相似，但钠离子更大，需要一个不同于通常由石墨制成的阳极。这就是陈云、赵越、刘宏斌和马廷立的团队在螃蟹身上发现的一种兼容的替代品。螃蟹的碳提供了一种多孔、纤维状和大表面积的阳极，增强了导电性和运输钠离子的能力。而且该团队发现，在其模型电池中，锡和铁的复合材料都有不错的充电能力，至少有200个循环。虽然它不属于锂电池领域，但它是朝着更可持续的电池技术迈出的积极一步。去年，世界经济论坛揭示了围绕开采锂的持续可行性的许多问题，预测这种有限的资源最早在2025年就会出现短缺。这个问题因其对环境的影响而变得更加复杂，因为锂的提取需要高昂的水费，而世界上最大的矿物来源地--澳大利亚和南美--也都位于易发生干旱的地区。随着电动车电池技术的使用推动了巨大的需求，开发新的可持续替代品的竞赛正在进行。位于内华达州的Albemarle银峰矿是美国唯一的锂生产商，仅占全球市场的1%。这项研究是在科学家们发现从甲壳素中提取的凝胶电解质可以帮助为锌电池提供动力的六个月后进行的，证明它更具有可持续性，而且没有像目前锂电池离子传输电解质溶液中的腐蚀性和易燃性化学品。早些时候，甲壳素和壳聚糖在自愈油漆、生物技术晶体管、塑料替代品、流感病毒过滤器和抗病毒药物中发挥了关键作用。另一方面，科学家们也在努力寻找替代方案，以解决从马蹄蟹血液中获取Limulusamebocytelysate（LAL）的问题，40多年来，LAL一直是开发安全疫苗和其他注射剂的一个组成部分。蟹碳可以完全从副产品中产生，该团队认为这对动物种群的影响最小，此外，远离锂还有更广泛的环境效益。随着锂原料成本的上升，这也是一个更经济的替代方案。作者指出："这项研究提供了一个有效的途径，利用低成本的废弃原材料来建造高特异性能的钠离子电池。"该研究发表在ACSOmega杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349307.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349307.htm

日本科学家开发出新型完全固态可充电空气电池

日本科学家开发出新型完全固态可充电空气电池此外，在可充电空气电池中使用氧化还原活性有机分子克服了与金属有关的问题，包括形成被称为"树枝状"的结构，这种结构会影响电池性能，并对环境造成负面影响。研究人员利用基于二羟基苯醌的有机负极和Nafion聚合物电解质开发出一种全固态可充电空气电池。图片来源：早稻田大学KenjiMiyatake然而，这些电池使用的液态电解质与金属基电池一样，会带来高电阻、浸出效应和易燃性等重大安全隐患。现在，在最近发表于《AngewandteChemieInternationalEdition》的一项新研究中，一组日本研究人员开发出了一种全固态可充电空气电池（SSAB），并对其容量和耐用性进行了研究。这项研究由早稻田大学和山梨大学的宫武健治（KenjiMiyatake）教授领导，早稻田大学的小柳津研一（KenichiOyaizu）教授为共同作者。研究人员选择了一种名为2,5-二羟基-1,4-苯醌（DHBQ）的化学物质及其聚合物聚（2,5-二羟基-1,4-苯醌-3,6-亚甲基）（PDBM）作为负极的活性材料，因为它们在酸性条件下可进行稳定和可逆的氧化还原反应。此外，他们还利用一种名为Nafion的质子传导聚合物作为固态电解质，从而取代了传统的液态电解质。"据我所知，目前还没有开发出基于有机电极和固体聚合物电解质的空气电池，"Miyatake说。在SSAB就位后，研究人员对其充放电性能、速率特性和循环性进行了实验评估。他们发现，与使用金属负极和有机液态电解质的典型空气电池不同，SSAB在有水和氧气存在的情况下不会变质。此外，用聚合物PDBM取代氧化还原活性分子DHBQ可以形成更好的负极。在1mAcm-2的恒定电流密度下，SSAB-DHBQ的每克放电容量为29.7mAh，而SSAB-PDBM的相应值为176.1mAh。这种电池采用基于二羟基苯醌的聚合物负极和基于Nafion的固体电解质，具有很高的库仑效率和放电容量。研究人员还发现，SSAB-PDBM的库仑效率在4C时为84%，在101C时逐渐下降到66%。虽然SSAB-PDBM的放电容量在30个循环后降低到44%，但通过增加负极中质子传导聚合物的含量，研究人员可以将其显著提高到78%。电子显微镜图像证实，添加Nafion提高了基于PDBM的电极的性能和耐用性。这项研究展示了由氧化还原活性有机分子作为负极、质子传导聚合物作为固态电解质以及氧还原扩散型正极组成的SSAB的成功运行。研究人员希望，这将为进一步的进步铺平道路。这项技术可以延长智能手机等小型电子设备的电池寿命，最终为实现无碳社会做出贡献。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375365.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375365.htm

迷走神经对运动时的心脏功能很重要 而不仅仅是在休息时

迷走神经对运动时的心脏功能很重要而不仅仅是在休息时然而，新西兰奥克兰大学研究人员的一项新研究证明这种假设是错误的，他们发现副交感神经系统需要得到更多的信任。该研究的通讯作者罗希特-拉姆钱德拉（RohitRamchandra）说："我们的研究发现，在运动过程中，这些'休息和消化'迷走神经的活动实际上会增加。我们的研究小组使用了'巡回'电记录技术，直接监测运动绵羊的迷走神经活动，发现这些通往心脏的迷走神经的活动在运动时会增加。"交感神经和副交感神经从大脑通向心脏，调节心脏泵血的能力。这些神经被称为"自律神经"，因为它们的工作不需要有意识的思考，其中包括迷走神经（或迷走神经），它可以调节副交感神经系统。迷走神经支配整个心脏。研究人员利用绵羊测量了运动对心血管变量的影响，包括心脏迷走神经活动、心率、冠状动脉血流量和心输出量（心脏在一分钟内泵出的血液量）。一部分羊的左侧心脏迷走神经分支被切除。他们发现，运动一开始，心脏迷走神经的活动就会增加，随着运动强度的增加，活动会趋于平稳。切除迷走神经后，绵羊在运动过程中激发最大心率、心输出量和冠状动脉血流量的能力明显受到心脏功能的影响。根据这些发现，研究人员提出了一个新的假设：运动时迷走神经（副交感神经）和交感神经的活动都会增加，这对维持心脏功能有协同作用。研究人员随后研究了这种迷走神经反应背后的化学物质。Ramchandra说："心脏迷走神经会释放多种介质，以前的研究主要集中在一种神经递质乙酰胆碱上，而乙酰胆碱对我们的运动能力没有影响。"由于研究人员对运动时迷走神经的影响很感兴趣，他们研究了另一种介质的影响：血管活性肠肽（VIP）。尽管VIP的名字中含有"肠"字，但它也存在于心脏中，在心脏中它会导致冠状动脉血管扩张，改善收缩力并提高心率。拉姆钱德拉说："我们的研究侧重于一种不同的介质--血管活性肠肽（VIP），结果表明迷走神经在运动时会释放这种肽，从而帮助冠状血管扩张，让更多的血液泵入心脏。"研究人员说，他们的发现可能会对包括心力衰竭在内的疾病治疗产生影响，因为心力衰竭患者无法耐受运动。运动耐受性降低的一个潜在原因是，患病心脏根本无法获得足够的血液。后续研究将尝试观察是否能利用心脏迷走神经的这一重要作用来提高心衰患者的运动耐受性。这项研究发表在《循环研究》（CirculationResearch）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386897.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386897.htm