建立电池,呼吸

生活将会非常不同的没有可充电锂离子电池,我们的设备提供能量。但是,当彼得·布鲁斯圣安德鲁斯大学的化学教授,英国第一个进入该领域在1980年代,“没有人是真正感兴趣的能量”。幸运的是,布鲁斯曾在他的科学信念,勇气与能源相关的材料将成为不可或缺的。从那时起,他的团队进行了开创性研究纳米结构夹层电极和支撑可充电锂离子电池聚合物电解质。2012年,他被授予阿克苏诺贝尔公司科学奖项他为固态化学和电化学的贡献,尤其是在能源存储。

布鲁斯在阿伯丁大学的学习化学,英国。博士后研究项目在1980年代John Goodenough英国牛津大学,然后播种终身迷恋能源材料。前言,现在在德州大学奥斯丁分校,我们,人们普遍认为,开发材料锂离子充电电池,我们今天仍在使用。

尖晶石分拆

在牛津大学,布鲁斯曾与前言生产氧化锰尖晶石今天在电池用于尼桑Leaf和雪佛兰Volt汽车。他还与日本建立了强大的友谊研究员邀请他到日本进行学术访问。布鲁斯,参观了高科技公司索尼和松下的研究单位。我惊讶于他们对锂离子电池的兴趣,”他回忆说。”在西方世界没人真的很感兴趣。”

布鲁斯所看到的鼓舞他继续致力于储能材料,在融资领域尤为困难。”日本人试图开发的10到20年的时间范围可充电锂离子电池,即使他们不知道他们要怎么做,”他说。

固态聚合物电解质

布鲁斯搬到了爱丁堡赫瑞瓦特大学,英国,在那里他“承认固体聚合物电解质的概念”。当时,传统认为,只有非晶态聚合物液体状态(有效)可能是电解质。结晶聚合物,与他们的订货和刚性框架,被认为是绝缘体。

“我认为没有真正相信奠定了良好的基础,”布鲁斯回忆,但是没有研究聚合物结构的方法来证明这一点。他和他的团队花了两年时间开发一种粉末衍射技术同行内聚合物系统。当他们检查他们的样本,他们发现了一个系统的隧道,似乎能够传输离子。“这是一个非常激动人心的时刻,”布鲁斯说。

他们继续表明,聚合物的确可能行为。”,开启了一种新的具有离子导电固体结晶聚合物的基础上,”他说。而非晶态聚合物的离子移动好像在液体中,传导机制是完全不同的结晶聚合物。这门科学是“基本”,在某些方面非常远离电池,布鲁斯说。但这都是发展基础科学的领域相关的电池,因为仍然有希望,有一天,我们可以有一个固态聚合物电解质的锂电池。我们(作为一个社区)不存在,但只有通过获得知识在这些领域,我们有足够的理解来实现它。”

布鲁斯特别自豪,粉末衍射技术被许多不同领域的研究者,成为,例如,药品的大受欢迎。

多热空气

了几年,布鲁斯的团队也在研究材料的锂空气电池。我不知道如果我们只是幸运或者时机是正确的,但兴趣锂空气已经起飞,”布鲁斯说。

这些电池在一个非常不同的传统锂离子电池的方法。锂空气电池放电时,空气中的氧气与锂离子和电子结合形成锂过氧化。“值得注意的是,这个反应是可逆的,电池的工作原理的基础;有效地呼吸,”布鲁斯解释道。

世界各地的商业和学术团队正在努力生产电池。“这是一个竞争非常激烈的领域,”布鲁斯说。但与此同时,这是一个领域,需要基本的科学工作了解过程发生在细胞,然后使用这些知识来解决的挑战。有时候不容易把路线但我认为通常是正确的事情。”