電池聯(lián)盟網(wǎng)訊 研究人員開發(fā)出的鋰—空氣電池模型蓄電能力約為3000瓦時/千克,是現(xiàn)有鋰離子電池的約8倍,可循環(huán)充放電上千次,首次循環(huán)充放電效率高達(dá)93%,即充入電池中93%的能量在放電時都能被使用。
如果電動汽車想要與化石燃料汽車的行駛范圍相匹配,它們的電池便需要儲存更多的能量。這其中,鋰—空氣(鋰—氧)電池是最佳的候選能源,但這種電池一直存在嚴(yán)重的障礙。如今,英國劍橋大學(xué)的化學(xué)家研制出一種更持久的設(shè)計(jì)方案,為克服這些問題帶來了希望,從而把這項(xiàng)技術(shù)朝實(shí)用化方向推進(jìn)了一大步。
美國賓夕法尼亞州費(fèi)城德雷塞爾大學(xué)材料化學(xué)家Yury Gogotsi表示,由劍橋的Clare Grey和她的同事設(shè)計(jì)的這款電池是一種小型實(shí)驗(yàn)室原型,距離汽車電池組還有很長的路要走,但他們對于材料的創(chuàng)新組合“解決了幾個主要的鋰—氧技術(shù)問題”。
Gogotsi指出,發(fā)表在10月30日出版的《科學(xué)》雜志上的這項(xiàng)研究工作“看起來確實(shí)很有趣”,但他強(qiáng)調(diào),“這仍僅僅是關(guān)于一個小電池的出色的科學(xué)—實(shí)驗(yàn)室工作”,而沒有向市場技術(shù)靠攏。
鋰—空氣電池也被稱為呼吸電池,能夠利用鋰金屬與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。近20年來,鋰—空氣電池在全球被廣泛研究。典型情況下,這種電池使用鋰金屬作為負(fù)極材料,正極則為多孔的導(dǎo)電碳材料。放電時,從負(fù)極出發(fā)的鋰離子在正極與空氣中的氧氣反應(yīng),產(chǎn)生一種叫作過氧化鋰的固體產(chǎn)物,填充于碳電極的孔隙中。充電時,化學(xué)過程逆轉(zhuǎn),過氧化鋰被分解釋放氧氣。該電池的蓄電能力理論上是目前市場上鋰離子電池的10倍,但在實(shí)際應(yīng)用時卻存在多個重大缺陷。
據(jù)介紹,鋰—空氣電池的反應(yīng)產(chǎn)物過氧化鋰及反應(yīng)中間產(chǎn)物超氧化鋰都有較高的反應(yīng)活性,會分解電解液,因此幾個充放電循環(huán)后電池電量就會急劇下降,電池壽命較短;由于過氧化鋰導(dǎo)電性能差,充電時很難分解,需要很高的充電電壓,還會導(dǎo)致分解電解液及碳電極等副作用;放電時,過氧化鋰會堵塞多孔碳電極,導(dǎo)致放電提前結(jié)束;充電時,鋰金屬負(fù)極表面會以樹枝狀向正極生長,最終可能導(dǎo)致短路,存在安全隱患;鋰金屬與空氣中的水蒸氣、氮?dú)狻⒍趸级紩l(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致負(fù)極材料消耗,最終使電池失效。
在這項(xiàng)最新工作中,研究人員改用多層次的大孔石墨烯作為正極材料,利用水和碘化鋰作為電解液添加劑,最終產(chǎn)生和分解的是氫氧化鋰,而不是此前電池中的過氧化鋰。氫氧化鋰比過氧化鋰要穩(wěn)定,大大降低了電池中的副反應(yīng),提高了電池性能。其中碘化鋰除了幫助分解氫氧化鋰外,似乎還起到了保護(hù)鋰金屬負(fù)極的作用,使電池對于過量的水有一定的免疫性。沒有它,同量的水會直接使電池失效,完全無法充放電。
研究人員開發(fā)出的鋰—空氣電池模型蓄電能力約為3000瓦時/千克,是現(xiàn)有鋰離子電池的約8倍,可循環(huán)充放電上千次,首次循環(huán)充放電效率高達(dá)93%,即充入電池中93%的能量在放電時都能被使用。
研究人員指出,這一工作為加快鋰—空氣電池的發(fā)展提供了許多新思路,比如使用多層次大孔石墨烯電極和電解液添加劑來改變電池反應(yīng)產(chǎn)物、減少電池副反應(yīng)、提高蓄電能力等。
美國帕洛阿爾托市博世研究與技術(shù)中心鋰—空氣電池專家Jake Christensen表示:“據(jù)我所知,這是這種特殊的材料組合第一次得到了研究。”但他指出要想商業(yè)化依然面臨幾個問題。Christensen特別強(qiáng)調(diào),這種電池提供的電流密度約為汽車所需的1/50到1/20。
“我們最好的表現(xiàn)獲得的是非常低的電流密度。”Grey承認(rèn),“因此我們距離一輛車所需的電池能量還很遠(yuǎn)。”她強(qiáng)調(diào),如果這項(xiàng)技術(shù)能夠投入實(shí)際應(yīng)用,它最先可能將用于充電電池,而非汽車電池。
(責(zé)任編輯:admin)
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個人觀點(diǎn),與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí),對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源:XXX(非中國電池聯(lián)盟)”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行,以便我們及時處理。
QQ:503204601
郵箱:[email protected]