化學(xué)博士生獲得能源部研究獎(jiǎng)以建造更安全更好的電池

人們每天都使用鋰離子電池為玩具、智能手機(jī)、電動(dòng)汽車等設(shè)備供電，但用于設(shè)計(jì)這些電池的有機(jī)液體材料在某些條件下極易燃燒。

一名致力于用更安全的替代品替代這些材料的佛羅里達(dá)州立大學(xué)博士生將有機(jī)會(huì)在能源部頒發(fā)的科學(xué)研究生研究辦公室 (SCGSR) 獎(jiǎng)的支持下進(jìn)一步開展這項(xiàng)工作。

Michael Deck 自 2018 年以來一直致力于開發(fā)用于鋰離子電池的高導(dǎo)電固態(tài)材料，這些材料在電動(dòng)汽車、全球衛(wèi)星和可靠的儲(chǔ)能方面具有潛力。獲得 SCGSR 獎(jiǎng)后，他將于明年春天前往華盛頓州里奇蘭，在能源部的太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室 (PNNL) 工作五個(gè)月。

“對于電動(dòng)技術(shù)的未來，我預(yù)計(jì)我的工作將使消費(fèi)者能夠駕駛更遠(yuǎn)的距離并以更好的速度駕駛電動(dòng)汽車，”戴克說。“我還認(rèn)為鋰離子電池將會(huì)出現(xiàn)新的應(yīng)用浪潮，例如柔性電池，甚至是為植入式醫(yī)療設(shè)備供電的生物兼容電池。”

在 PNNL，Deck 將嘗試使用固體無機(jī)材料而不是構(gòu)成當(dāng)前鋰離子電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的易燃液體材料來制造一種新型電池。

然后，他將使用一種稱為動(dòng)態(tài)核極化-核磁共振 (DNP-NMR) 光譜的技術(shù)來提高電池的信號強(qiáng)度，研究無機(jī)電池材料之間的界面以及評估電池的可靠性。這將幫助他促進(jìn)全固態(tài)電池的可行性和商業(yè)化。

“我的研究基礎(chǔ)是，我致力于為全固態(tài)電池創(chuàng)造具有增強(qiáng)的鋰離子傳輸能力的新材料，”Deck 說。“我這樣做是為了改進(jìn)我們放入這些電池中的材料，使它們使用壽命更長，運(yùn)行更安全。”

FSU 化學(xué)教授、固體核磁共振專家胡彥彥擔(dān)任 Deck 的研究顧問已有四年時(shí)間，并在總部位于 FSU 的國家強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)室與他一起工作。胡課題組專注于能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換功能材料的設(shè)計(jì)、合成和表征。

“Michael Deck 是一位聰明的年輕學(xué)者，他深入了解儲(chǔ)能技術(shù)的重要性及其相關(guān)挑戰(zhàn)，”胡說。“他還是固態(tài)核磁共振 (NMR) 方面的專家，這是解決鋰離子電池關(guān)鍵問題的獨(dú)特而強(qiáng)大的工具。邁克爾的知識和專長使他脫穎而出。”

通過在高中與才華橫溢的化學(xué)和物理老師交流，Deck 建立了他童年對科學(xué)的興趣。在紐約賓厄姆頓大學(xué)本科學(xué)習(xí)期間，他與因開發(fā)鋰離子電池而獲得 2019 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的斯坦利·惠廷厄姆 (Stanley Whittingham) 一起工作。

Deck 計(jì)劃從事航空航天儲(chǔ)能應(yīng)用方面的職業(yè)，例如衛(wèi)星、行星漫游車和電動(dòng)飛機(jī)。能源部的獎(jiǎng)項(xiàng)將使他有機(jī)會(huì)與從事類似工作的科學(xué)家和學(xué)生建立聯(lián)系并進(jìn)行合作。

“這將是一次很好的經(jīng)歷，可以擴(kuò)展我對化學(xué)研究領(lǐng)域的知識，并結(jié)識了不起的研究人員，”他說。

回到 FSU 后，Deck 計(jì)劃完成他與 Hu 研究小組的剩余實(shí)驗(yàn)并撰寫他的論文。

“我堅(jiān)信邁克爾將成為能源研究領(lǐng)域的一顆璀璨的明星和領(lǐng)軍人物，”胡說。“他非常關(guān)心開發(fā)具有高社會(huì)影響力的關(guān)鍵技術(shù)。Michael 的領(lǐng)導(dǎo)才能體現(xiàn)在他對科學(xué)研究和科學(xué)傳播的堅(jiān)定承諾、敏銳的社會(huì)責(zé)任感以及讓政府關(guān)注社會(huì)重要科學(xué)問題的舉措。”