偏科生锂硫电池?太阳能无人机用它连飞11天

【菜科解读】
由于电子产品的广泛使用,以及当下新能源车的迅速普及,我们似乎可以这么说,过去没有哪一个时代,比我们现在更关心电池的能量密度了。
大众较为了解的三元锂电池,其电芯的能量密度可以达到300瓦时/千克,然而,一种技术还不成熟,且还未获得广泛应用的锂硫电池,能轻松实现600瓦时/千克的能量密度,而理论能量密度更是高得惊人!
国际电池材料协会发布的《锂硫电池白皮书》中指出,锂硫电池的理论能量密度为2600瓦时/千克!
如此诱人的能量密度,必然会吸引各国技术人员进行研究。
今年2月29日,国家自然科学基金委员会发布了2023年度“中国科学十大进展”,一项有关锂硫电池的研究成功入选。
今天,咱们就来好好了解一下这种电池。
同族元素
各种正在研究的电池中,要说能量密度最高的,其实还不是锂硫电池,而是锂空气电池,它的理论能量密度高达3500瓦时/千克以上,比锂硫电池的理论能量密度高很多。
其原理是以锂为负极材料,以空气中的氧为正极材料。
放电时,氧气在催化剂的作用下与锂离子反应生成过氧化锂;充电时,氧化锂分解生成氧气和锂离子。
毫无疑问,这种电池目前还存在大量的技术难点,比如:
放电时生成的氧化锂会沉积起来,继而阻碍电池的充放电效率。
空气中的水分和杂质会对电池造成腐蚀,缩短电池寿命。
因此,目前实验室在研究“锂空气电池”时,常常是在“纯氧”环境下进行的。
也许未来会成功,但是目前,锂空气电池还不是我们能达到的成熟技术。
既然使用“氧气”作为锂电池的正极太超前,那么,是否存在稍微现实一点的材料呢?当然是有的。
元素周期表,图片来自Wikipedia。
在元素周期表中,锂元素和钠元素属于同族元素,它们拥有相似的化学性质。
因此,在锂离子电池广泛使用的今天,钠离子电池也逐渐走向了商用,且未来可期。
元素周期表,图片来自Wikipedia。
在元素1316.cc周期表中,氧和硫亦属于同族元素,两者具备相似的化学性质。
既然“氧”在锂空气电池中可以作为正极,那么同族元素的硫,也同样可以作为电池中的正极——这便是锂硫电池。
锂硫电池的历史
锂硫电池的研究始于20世纪60年代。
1967年,Herbert和Ulam首次提出,可以将硫作为锂电池的正极材料。
需要注意的是,此时提出的“锂硫电池”还属于原电池,也就是一次性使用的电池。
20世纪80年代,Plichta等人研究了锂硫电池的充放电机制。
20世纪90年代起,锂硫电池的研究取得了重大进展,能量密度不断提高。
然而,锂硫电池的安全性和经济性比较差。
2014年后,锂硫电池开始小量进入尝试应用阶段。
大型太阳能无人机上的应用
图为欧洲空客公司设计制造的Zephyr系列大型太阳能无人机,图片来自Wikipedia。
2014年,大型太阳能无人机Zephyr7,也就是“西风7号”,使用锂硫电池连续飞行了11天。
Sion Power当时为它提供的锂硫电池,其能量密度高达350瓦时/千克。
似乎350瓦时/千克这个能量密度看起来一般般,但需要注意的是,这可是在10年前的2014年。
彼时,新能源车才刚刚起步,那时使用的锂离子电池,其能量密度现在看来低得可怜。
虽然西风7号使用的是锂硫电池,但较新的“Zephyr S”,也叫“西风8号”,其在2022年实现了64天的高空连续飞行,然而,在“西风8号”上却并未使用锂硫电池。
这也从侧面说明,锂硫电池目前还处于小量尝试应用阶段。
2020年,装载了锂硫电池并由韩国航空航天研究所开发的高空太阳能无人机“EAV-3”,成功进行了平流层飞行试验。
EAV-3太阳能无人机,图片来自Wikipedia。
在2020年的这次飞行试验中,EAV-3最高飞行高度为22千米。
在总长为13个小时的飞行中,无人机在12千米至22千米高度的平流层中稳定飞行了7个小时。
锂硫电池优势
综上,我们可以看出,锂硫电池已处在小范围尝试应用中。
跟传统锂离子电池相比,它有以下两大核心优势:
1、锂硫电池的理论能量密度远超传统锂离子电池。
10年前,锂硫电池就已经实现350瓦时/千克,而目前的传统锂离子电池也没有超越此能量密度。
能量密度又叫“质量能量密度”,它是指单位质量所具有的能量。
例如:
#p#分页标题#e#两组质量相同的电池,A电池组的能量密度为200瓦时/千克,B电池组的能量密度为400瓦时/千克,那这就意味着:在相同使用环境下,A电池组的续航时间将是B电池的两倍。
飞行于两万米以上空气极为稀薄的大型太阳能无人机,它们极其在乎自身的重量,因此,它们在早期尝试使用了锂硫电池,而核心目的就是让电池组尽可能轻,同时储能容量尽可能大。
黄色的硫磺燃烧时会融化成血红色液体并发出蓝色火焰。
图片来自Wikipedia。
2、锂硫电池中的“硫”材料,价格极为低廉,且全球储量丰富。
若未来锂硫电池技术真的成熟了,获得大规模使用后,也不大会被硫的稀缺问题和价格问题所困扰。
一名男子从印度尼西亚某火山中携带硫磺块,图片来自Wikipedia。
锂硫电池当前的困难
单质硫和硫化锂的体积差异悬殊,在电池的还原反应中,从单质硫变成“一硫化二锂”时会带来80%左右的体积膨胀。
体积膨胀
换句话说,锂硫电池的体积会比较大。
如果是前面提到的大型太阳能无人机倒还好,因为其本身体积巨大,所以对电池体积的膨胀有不小的承受空间。
而换作我们身边常用的手机或汽车就有点让人头疼了,因为这两者都对电池体积的大小有限制,尤其是手机。
穿梭效应
体积膨胀并非最大的困难,锂硫电池目前最大的技术难点是“多硫化锂穿梭效应”。
锂硫电池在充放电过程中,中间产物多硫化锂会溶解在电解液中,并迁移到电池负极,继而与锂金属发生反应,生成新的硫化锂。
这一过程称为“多硫化锂穿梭效应”,会导致电池容量快速衰减,循环寿命缩短。
锂硫电池工作原理及“穿梭”效应,图片来自Wikipedia。
最新进展
为了解决当前的技术难点,研究人员需要对锂硫电池内部发生的化学反应了解得清楚一些,再清楚一些,继而才能针对性地解决问题。
然而,由于传统的原位显微研究技术的时空分辨率低,以及锂硫体系不稳定等因素,人们很难做到这一点。
2023年度“中国科学十大进展”中,来自厦门大学的廖洪钢、孙世刚和北京化工大学陈建峰等人,他们开发出了高分辨电化学原位透射电镜技术,对锂硫电池界面反应实现了原子尺度动态实时观测和研究。
更重要的是,近百年来,“电化学界面反应”通常被认为仅存在“内球反应”和“外球反应”单分子1316.cc途径。
而这次,我国研究人员的研究揭示出还存在第三种途径,这就是“电荷存储聚集反应”。
无疑,这个新发现将为锂硫电池未来的设计提供指导。
太阳穴疼是如何解决 太阳穴疼的解决方法分享
缓解方法涉及调整生活习惯、物理治疗和必要时的药物干预。
1. 紧张性头痛是太阳穴疼痛的常见原因,多与压力、或长时间保持固定姿势有关。
缓解方式包括热敷颈部肌肉,进行5-10分钟颈部旋转,练习腹式呼吸放松。
布洛芬等非甾体抗炎药可短期使用,但每周不超过3次。
2. 偏头痛引发的太阳穴搏动性疼痛需避免诱因。
记录饮食日记排查奶酪、红酒等触发食物,保持规律睡眠。
急性发作时可服用曲坦类药物,预防性治疗可考虑β受体阻滞剂。
黑暗安静环境中休息20分钟有助于减轻症状。
3. 用眼过度导致的疼痛需要每小时远眺6米外物体20秒,使用人工泪液保持眼部湿润。
调整显示器高度使视线略向下倾斜,屏幕亮度与环境光匹配。
眼保健操每天2次,重点按压睛明穴和太阳穴。
4. 血压相关疼痛需每日定时测量并记录。
减少钠盐摄入至每日5克以下,增加香蕉、菠菜等富钾食物。
有氧运动如快走每周150分钟,避免突然剧烈活动。
持续血压超过140/90mmHg应就医调整降压方案。
太阳穴疼痛持续超过72小时或伴随呕吐、视力变化时需立即就诊。
建立头痛日记记录发作时间、持续时长和伴随症状,帮助医生准确判断病因。
保持规律作息和适度运动是预防复发的关键措施。
右侧太阳穴疼怎么回事啊 回答:右侧太阳穴疼可能由多种原因引起,包括紧张性头痛、偏头痛、眼部疲劳、颈椎问题或颅内病变等。
具体原因需结合症状和病史分析,必要时就医检查。
缓解方法包括休息、热敷、按摩、药物治疗等。
1、紧张性头痛是右侧太阳穴疼的常见原因之一,通常与压力、焦虑或长时间保持不良姿势有关。
这种疼痛表现为持续性钝痛,可能伴随头部紧绷感。
缓解方法包括放松身心,避免长时间低头或保持同一姿势,适当进行颈部拉伸运动。
药物治疗可选择布洛芬、对乙酰氨基酚等非处方止痛药。
2、偏头痛也可能导致右侧太阳穴疼,这种疼痛通常为搏动性,可能伴随恶心、呕吐、畏光等症状。
偏头痛的诱因包括激素变化、特定食物、睡眠不足等。
缓解方法包括避免已知诱因,保持规律作息,适当进行有氧运动。
急性期治疗可使用曲普坦类药物,如舒马普坦、佐米曲普坦等。
3、眼部疲劳是另一个可能的原因,长时间使用电子设备或阅读可能导致眼睛和太阳穴区域疼痛。
缓解方法包括遵循20-20-20法则每20分钟看20英尺外20秒,适当休息眼睛,使用人工泪液。
如有视力问题,建议及时验光配镜。
4、颈椎问题如颈椎病也可能引发右侧太阳穴疼,这种疼痛通常伴随颈部僵硬或活动受限。
缓解方法包括改善坐姿,避免长时间低头,进行颈部拉伸和强化运动。
物理治疗如热敷、按摩、牵引等可能有助于缓解症状。
5、颅内病变如脑肿瘤、脑出血等也可能导致右侧太阳穴疼,这种疼痛通常为持续性、进行性加重,可能伴随其他神经系统症状。
如出现此类情况,应立即就医进行影像学检查,如CT或MRI,以明确诊断并制定治疗方案。
右侧太阳穴疼的原因多样,处理方法也因人而异。
轻微疼痛可通过休息、热敷、按摩等方法缓解,如疼痛持续或加重,应及时就医检查。
日常生活中,保持良好的作息习惯,避免过度劳累,适当进行运动,有助于预防太阳穴疼痛的发生。
如疼痛频繁发作或影响日常生活,建议咨询专业进行系统检查和治疗。
太阳穴一蹦一蹦的疼是怎么回事 回答:太阳穴一蹦一蹦的疼可能与紧张性头痛、偏头痛或血管性头痛有关,常见诱因包括压力、睡眠不足、饮食不当等。
缓解方法包括调整生活方式、药物治疗和放松技巧。
1、紧张性头痛是太阳穴疼痛的常见原因,多由长期精神紧张、焦虑或姿势不良引起。
建议通过规律作息、避免长时间低头、适当运动如瑜伽、散步来缓解症状。
药物治疗可选择布洛芬、对乙酰氨基酚等非处方止痛药。
2、偏头痛也可能导致太阳穴搏动性疼痛,通常伴随恶心、畏光等症状。
偏头痛的诱因包括激素波动、特定食物如巧克力、奶酪、环境刺激如强光、噪音等。
预防措施包括记录头痛日记、避免触发因素,药物治疗可使用曲普坦类药物、β受体阻滞剂等。
3、血管性头痛多与血管扩张或收缩异常有关,常见于高血压、低血糖或过度疲劳的人群。
控制血压、保持血糖稳定、避免过度劳累是关键。
饮食上建议减少咖啡因、酒精摄入,多吃富含镁的食物如坚果、绿叶蔬菜。
药物治疗可选择钙通道阻滞剂或血管收缩剂。
4、其他可能的原因包括眼部疲劳、鼻窦炎或颈椎问题。
长时间使用电子设备可能导致眼部疲劳,建议每20分钟休息一次,远眺放松眼睛。
鼻窦炎引起的头痛可通过盐水冲洗鼻腔、使用鼻喷剂缓解。
颈椎问题可通过物理治疗、热敷或按摩改善。
太阳穴一蹦一蹦的疼需要根据具体原因采取针对性措施。
如果疼痛持续或加重,建议尽早就医,排除严重疾病的可能性。
日常生活中,保持健康的生活方式、避免诱发因素、及时放松身心是预防和缓解太阳穴疼痛的关键。
14岁的孩子太阳穴疼 回答:14岁的孩子太阳穴疼可能与多种因素有关,包括用眼过度、压力过大、偏头痛或鼻窦炎等。
针对不同原因,可通过调整生活习惯、药物治疗或就医检查来缓解症状。
1、用眼过度:长时间使用电子设备或学习时姿势不当,可能导致眼疲劳和太阳穴疼痛。
建议每学习45分钟休息10分钟,进行眼部按摩或远眺放松。
同时,注意阅读时光线充足,避免在昏暗环境下用眼。
2、压力过大:学业压力或情绪波动可能引发紧张性头痛,表现为太阳穴疼痛。
家长应关注孩子的心理状态,帮助其合理安排学习时间,适当进行放松活动,如听音乐、散步或与朋友交流。
必要时可寻求心理咨询师的帮助。
3、偏头痛:偏头痛常表现为一侧或双侧太阳穴的搏动性疼痛,可能伴有恶心、畏光等症状。
建议记录头痛发作的频率和诱因,避免摄入含酪胺的食物如巧克力、奶酪等。
药物治疗可选用布洛芬、对乙酰氨基酚或曲普坦类药物,但需在医生指导下使用。
4、鼻窦炎:鼻窦炎引起的太阳穴疼痛通常伴有鼻塞、流脓涕等症状。
建议保持鼻腔清洁,使用生理盐水冲洗鼻腔,避免接触过敏原。
药物治疗可选用抗生素如阿莫西林、鼻用糖皮质激素如布地奈德,或口服抗组胺药如氯雷他定。
如果太阳穴疼痛持续加重或伴有其他异常症状,如发热、视力模糊、呕吐等,应及时就医进行详细检查,排除颅内病变或其他严重疾病的可能性。
家长应密切关注孩子的健康状况,帮助其建立健康的生活习惯,必要时寻求专业医疗建议。
自体脂肪移植太阳穴效果好吗 回答:自体脂肪填充太阳穴效果很好,成活率在80-90%以上.脂肪细胞移植成活后,是终身的.,除了及时治疗面廓整形外,患者需要多专家建议,和医生保持沟通,患者还需要重视饮食方面,例如饮食清淡,避免辛辣刺激食物。
与此同时患者还要注意选择一家专业医院诊治,这样才能得到良好的治疗效果。
左侧太阳穴疼痛怎么治 回答:左侧太阳穴疼痛怎么治疗,主要是要根据疼痛的原因而定。
可以通过物理治疗,也可以遵医嘱用药治疗,要调整作息。
1、物理治疗:受凉引起的左侧太阳穴疼痛,可以遵医嘱通过局部的热敷或者按摩,来促进血液循环和新陈代谢,也可以通过针灸来改善。
2、用药治疗:如果是感冒引起的,可以配合服用感冒灵颗粒等药物治疗。
一般待感冒好后,左侧太阳穴疼痛的症状也能得到改善。
3、调整作息:长时间不良的作息习惯,比如经常缺乏睡眠,通常会导致左侧太阳疼痛,一定要保证睡眠充足,养成良好的作息习惯。
太阳穴填充有危害吗 回答:太阳穴填充存在危害,主要取决于填充材料、手术操作、医生技术和个人体质。
太阳穴位于面部两侧,对面部轮廓至关重要。
填充时若操作不当可能导致血管栓塞,后果严重。
进行太阳穴填充时需谨慎选择材料、医生和手术流程,确保安全。
怎么能让太阳穴饱满 回答:自体脂肪填充是一种理想的方法,通过抽取自身多余脂肪细胞并注射到太阳穴部位,使太阳穴变得饱满。
这种方法效果自然,几乎不留痕迹。
为确保安全和效果,建议选择正规医院进行手术。
太阳穴填充一般用什么 回答:太阳穴填充材料的选择取决于凹陷程度,轻微凹陷可注射玻尿酸,但维持期约6至12个月,需多次注射;若选择自体脂肪颗粒填充,从自身提取脂肪治疗后注入太阳穴区域,效果持久但存在并发症风险,如局部出血、血肿、皮肤感染等,甚至可能引发血管栓塞。
填充太阳穴应谨慎选择材料并严格遵循医疗操作规范。
脂肪填充太阳穴能维持多久 回答:脂肪填充太阳穴采用自体脂肪进行填充,效果良好且持久。
手术时间短,恢复快,术后大约需要两个月达到完全稳定状态。
脂肪细胞的存活是永久性的,但部分会被身体吸收,效果维持时间一般为半年到一年左右。
医生技术和术后护理对效果影响较大,必要时需进行二次补充填充以达到预期效果。
不整容如何让太阳穴饱满 回答:在不整容的前提下,想使太阳穴饱满,可通过良好的粉底遮瑕与亮修护霜的使用来达到视觉效果。
对于凹陷严重的太阳穴,虽需较多的自体脂肪填充及较长的治疗周期,收费较高,但注重日常护肤,利用色彩视觉原理,也能有效改善太阳穴凹陷问题。
关键在于根据个人情况选择合适的方法,注重日常保养,也能达到满意的面部轮廓效果。
太阳穴长了一个包 回答:太阳穴长包可能是毛囊发炎,可涂抹红霉素软膏消炎。
若症状严重,药膏效果不明显,可采用红蓝光照射治疗。
红蓝光能杀菌消炎,促进皮下新细胞组织增生。
太阳穴做自体脂肪填充好吗 回答:太阳穴自体脂肪填充是一种很好的美容手术选择,使用自体脂肪相容性好,无排异反应。
通过脂肪填充可使脸部更加饱满美观。
价格因医院技术和定价标准不同而异,凹陷程度越严重,手术难度和费用也越高。
自体脂肪填充是一种安全有效的美容手术,能够改善太阳穴凹陷问题,提升面部美观度。
颧骨高太阳穴凹陷怎么改善 回答:针对颧骨高和太阳穴凹陷问题,可通过降低颧骨和颧弓、填充太阳穴的方法改善。
首先进行骨骼手术,待完全恢复后,使用自体脂肪或玻尿酸进行太阳穴填充。
经过这些手术和填充治疗,可获得更完美的面部轮廓。
自体脂肪填充太阳穴凹陷处有危害吗 回答:自体脂肪填充太阳穴凹陷,找专业医生操作危害较小。
最大风险为栓塞,可能引发失明、失语、死亡等后果。
除专业操作外,还需注意填充量适度,过多或过少可通过吸脂或再次填充调整。
整项手术需谨慎,建议寻找经验丰富的专业医生进行手术。
太阳穴凹陷可以用什么填充 回答:太阳穴凹陷可以使用自体脂肪填充或玻尿酸填充进行改善。
自体脂肪填充成本较低,减少排异风险,副作用少;而玻尿酸填充则可能价格较贵,需反复填充并可能存在排斥性。
根据个人情况选择适合的方法,建议在专业医院进行全面诊断并术前检查。
额头和太阳穴填充玻尿酸适合大分子还是小分子 回答:额头和太阳穴凹陷处的填充最好选择大分子玻尿酸,因为大分子玻尿酸材料的坚硬地质,它适合隆鼻、隆下巴、填充苹果肌、额头,太阳穴,等手术。
小分子玻尿酸的地质相对较软。
只能用来注射面部皮肤表皮层,使皮肤光滑细腻。
它不适合填充额头和太阳穴,主要用于泪沟凹陷填充卧蚕唇部塑性以及真性皱纹浅层注射。
太阳穴脂肪填充管多久 回答:太阳穴脂肪填充可保持三年至五年左右的时间。
由于脂肪移植存在存活率问题,如有需要可在三到六个月后进行补充移植。
脂肪可用于太阳穴填充,保持其饱满形态。
玻尿酸填充太阳穴要几针 回答:使用玻尿酸填充太阳穴,一般需要2到3针。
需要注射针剂的次数是根据自身的情况来确定的。
如果本身太阳穴比较凹陷,想要好的效果的话,那就需要多注射几次,如果本身太阳穴凹陷,不明显,那么注射一次至多两次就足够了。
总之,具体填充次数得根据具体情况来定。
太阳穴已经打了2次玻尿酸还是凹陷想填充脂肪怎么办 回答:太阳穴已经打了2次玻尿酸还是凹陷想填充脂肪可以到医院做治疗。
太阳穴的部位凹陷比较严重,可以通过自体脂肪填充的方式能够达到更好改善的效果,自身脂肪通常不会出现排异的情况。
当经过筛选之后填入到太阳穴的位置。
玻尿酸填充了太阳穴不满意怎么办 回答:玻尿酸填充了太阳穴不满意可以注射溶解酶来进行改善。
通过注射溶解酶,主要能够把太阳穴里面的玻尿酸溶解掉,恢复到原来的状态,注射玻尿酸时一般需要到正规的医院来进行操作,能够减少副作用的发生,恢复之后也会比较自然。
在注射之后一定要注意局部卫生,近期不要沾水。
世界八大奇迹系列之——罗德岛太阳神巨像
整座巨像高33米,一个脚趾头就需要两个人合抱,它以大理石建成,再以青铜包裹。
而他手举的火炬则作为灯塔,彻夜不息,为过往的船只导航。
公元前226年,一次大地震把这座伟大的巨像推倒了。
巨像在原址上躺了近千年,后来就下落不明了。
尽管巨像已经不在,但这个古代世界奇观却激发了现代艺术家们的灵感,譬如以建造著名的“像”而闻名于世的法国雕塑家奥古斯都·。
罗得斯岛的多利安人民谨以此的铜像献给您,太阳神,以纪念他们平息了战争的狂涛并用从敌人手中夺来的战利品荣耀了他们的城市。
他们不仅在海上而且在陆地上,点亮了自由的火炬。
——太阳神巨像上的提辞。
从太阳神巨像的建立到毁坏只有短促的56年时间。
巨神像体积太大,无法像建造一般雕像那样,先制出模型,然后分成几部分铸造,最后再进行整合和竖立。
据文献记载,巨人像是分步建造起来的:首先,在建好白色的大理石基座后,把已铸好的脚到踝关节这一部分安装固定好。
由于神像体积高大,所以神像的脚设计得比较大,使它能承受上部神像的压力。
完成这一步后,雕像家指挥工匠在已完成部分的周围堆起巨大的土堆,然后站在上面接着做下一部分工作,这样一步一步向上发展。
在每一步进行之前,雕塑家都先用一种铁制的框架和一些方形的石块从内部加固雕像,以保证雕像的稳定。
就这样,在耗费大量人力、物力、财力后,哈列塔斯创造了一个与真神相似的神像,“给了世界第二个太阳”。
然而,罗得斯岛巨大铜像只矗立了50余年就惨遭不测。
公元前227年至公元前226年(一说公元前224年),罗得斯岛连续发生毁灭性的大地震,岛上的城市建筑遭到严重破坏。
太阳神像也从它最不牢固的地方——膝盖处断裂开了,倒塌在地,只留下台座和两条小腿。
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