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工業鋰電池新發現!鋰空氣電池研究獲新突破

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年05月28日  

鋰空氣電池是一種用鋰作負極,以空氣中的氧氣作為正極反應物的電池。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度,因為其陰極(以多孔碳為主)很輕,且氧氣從環境中獲取而不用保存在電池里。

放電過程:負極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子(Li+),Li+穿過電解質材料,在正極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結合生成氧化鋰(Li2O)或者過氧化鋰(Li2O2),并留在正極。鋰空氣電池的開路電壓為2.91V。

由于其理論比能量高,鋰空氣電池被認為是鋰離子電池的潛在替代品。然而,迄今為止,這樣的系統主要限于純氧環境,并且由于涉及陰極、陽極和電解質的副反應而具有有限的循環壽命。在存在N2,CO2和水蒸氣的情況下,這些副反應可能變得更加復雜。此外,由于需要儲存O2,鋰-氧體系的體積能量密度對于實際應用而言可能太小。

近日,在伊利諾伊大學芝加哥分校AminSalehi-Khojin教授和阿貢國家實驗室LarryA.Curtiss教授(共同通訊作者)的團隊帶領下,與伊利諾伊理工大學和加利福尼亞州立大學合作,采用了兩種策略來限制在含有代表性量的O2,N2,CO2和H2O的模擬空氣氛圍中的鋰-氧電池中的副反應。首先,團隊開發了Li2CO3/C涂層鋰陽極僅允許鋰陽離子通過,從而保護陽極免受模擬空氣的成分影響。其次,基于先前報道的二硫化鉬納米薄片構建陰極,并使用離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(EMIM-BF4)和二甲基亞砜(DMSO)的混合物作為電解質。該系統的組件一起運行,以防止在CO2和H2O存在下形成副產物。在模擬空氣環境中作為鋰空氣電池工作,循環壽命長達700次。相關成果以題為“Alithium–oxygenbatterywithalongcyclelifeinanair-likeatmosphere”發表在了Nature上。

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