$海螺水泥(SH600585)$  电池想必大家都不陌生,但大家听过“水泥电池”吗?水泥在我们日常生活中一般被当做建筑材料,难道我们住的楼房也可以储存电?水泥电池是什么?它和我们平时用的锂离子电池有什么区别?今天咱一起了解一下水泥电池。


水泥电池是2021年,瑞典查尔默斯理工大学工作的Emma Zhang博士在寻找未来的建筑材料时发明的。他的工作原理是这样的(画面显示):


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这个水泥电池概念其实非常简单。


首先,在水泥中添加少量短碳纤维形成具有导电和弯曲韧性的水泥基混合物。然后,在混合物中嵌入一层金属涂层的碳纤维网做电极——铁作阳极,镍作阴极。这就是水泥基电池的原型。


根据报道,研究人员生产的可充电水泥电池,平均能量密度为每平方米7瓦特时,相当于两节五号碱性电池(碱性电池能量密度3.27 Wh)。与商用锂离子电池相比,水泥电池的能量密度仍然很低,但由于电池在建筑物中使用时面积巨大,这一限制可以被克服,也就是可以用面积来弥补能量密度低的缺点。


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2023年美国麻省理工学院研究人员进一步优化了水泥电池,他们的研究已经不再需要在混凝土中铺设网状电极,并且性能也比瑞典团队的装置更高。研究人员利用水、水泥和碳黑的混合物,加入的炭黑则担任了导电线的角色,水泥与水发生反应后这些线状结构就像是连接两个极板的桥梁,使得整个混合物具有了导电性。以此来创建一个超级电容器的储能设备,有望为家庭供电。


前面提到了水泥电池,现在又提到了超级电容器。其实水泥电池的基本原理就是电容器。那么什么是电容器,超级电容器又是如何工作的,它与传统锂离子电池有什么区别?


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所谓超级电容器,是近年来越来越流行的一种储能系统。


就像电池一样,超级电容器也具有由电解质隔开的正极和负极。超级电容器工作原理在充电时正极材料逐渐积累正电荷,负极材料逐渐积累负电荷。在电极积累电荷静电吸引力作用下,正极材料表面将吸附电解液中的负离子,负极材料表面将吸附电解液中的正离子。这种储能方式被称为“双电层储能机制”,类似于在两个带电板之间形成的电场。而传统锂离子电池工作原理有点像摇椅,充电时正极电势逐渐上升,负极电势逐渐下降,在正负极之间电势差作用下,正极和负极材料发生氧化还原反应。因为它通过化学反应来储存和释放能量,所以这种储能方式被称为“化学储能机制”。


由于超级电容器的充电和放电是一个纯粹的物理过程,所以和锂电池相比,它的充电和

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