改變鋰空氣電池結構:提效增壽
核心提示:中國電池網 能夠使得電動汽車的行駛距離和普通汽車的行駛距離相媲美的鋰空氣電池,在實用方面又邁出了關鍵的一步。眾所周知鋰空氣電池兩個最大的問題是效率低以及不能多次充放電,最近Yale和MIT的研究人員發現了一種緩解這兩個問題的方法。
能夠使得電動汽車的行駛距離和普通汽車的行駛距離相媲美的鋰空氣電池,在實用方面又邁出了關鍵的一步。眾所周知鋰空氣電池兩個最大的問題是效率低以及不能多次充放電,最近Yale和MIT的研究人員發現了一種緩解這兩個問題的方法。
研究人員開發出了一種能降低電池充電時所需能量的納米結構薄膜,這樣,一方面提高了效率,同時發現,實驗電池能充電高達60次而不損失存儲容量——這幾乎是之前電池可充電次數的兩倍。(電動汽車使用的電池大概需要1,000次的充放電循環。)
鋰空氣電池的優勢在于其巨大的理論儲能能力。按重量計算,它是如今廣泛使用的傳統鋰電池的10倍。一塊鋰空氣電池可使汽車輕松行駛350英里以上,不需消耗汽油,并且相比于傳統電池體積更小也更便宜。不過由于很難使得電池容量接近理論值,目前一些研究團隊已放棄了對鋰空氣電池的進一步研究。就目前來看,盡管在該電池正式商業化使用之前還有很多工作要做,但這次Yale和MIT的進展表明一些關鍵問題正在被解決。
當鋰離子和氧氣發生反應生成鋰氧化物時,鋰空氣電池產生電流。而鋰空氣電池的充電過程則涉及到該反應的逆反應——鋰氧原子間的化學鍵斷裂,并且釋放氧氣。一直以來困擾人們的問題是,生成的鋰氧化物會覆蓋在電池電極上,從而隔絕了電極與催化劑的接觸,進而減緩反應進程。
此次研究人員的解決方法是改變鋰空氣電池的結構,添加一層由涂覆有催化劑的聚合物納米纖維薄膜。他們表示鋰氧化物不會在納米纖維上形成,從而使得催化劑的利用率更高。
實驗電池使用的是純氧氣,為了達到鋰空氣電池的理論容量,需要開發出一種能夠在空氣中工作的系統,而這有很多挑戰。比如,鋰離子趨向于和空氣中的碳氧化物反應,生成碳酸鋰使得電池的充電過程很難進行。
研究人員開發出了一種能降低電池充電時所需能量的納米結構薄膜,這樣,一方面提高了效率,同時發現,實驗電池能充電高達60次而不損失存儲容量——這幾乎是之前電池可充電次數的兩倍。(電動汽車使用的電池大概需要1,000次的充放電循環。)
鋰空氣電池的優勢在于其巨大的理論儲能能力。按重量計算,它是如今廣泛使用的傳統鋰電池的10倍。一塊鋰空氣電池可使汽車輕松行駛350英里以上,不需消耗汽油,并且相比于傳統電池體積更小也更便宜。不過由于很難使得電池容量接近理論值,目前一些研究團隊已放棄了對鋰空氣電池的進一步研究。就目前來看,盡管在該電池正式商業化使用之前還有很多工作要做,但這次Yale和MIT的進展表明一些關鍵問題正在被解決。
當鋰離子和氧氣發生反應生成鋰氧化物時,鋰空氣電池產生電流。而鋰空氣電池的充電過程則涉及到該反應的逆反應——鋰氧原子間的化學鍵斷裂,并且釋放氧氣。一直以來困擾人們的問題是,生成的鋰氧化物會覆蓋在電池電極上,從而隔絕了電極與催化劑的接觸,進而減緩反應進程。
此次研究人員的解決方法是改變鋰空氣電池的結構,添加一層由涂覆有催化劑的聚合物納米纖維薄膜。他們表示鋰氧化物不會在納米纖維上形成,從而使得催化劑的利用率更高。
實驗電池使用的是純氧氣,為了達到鋰空氣電池的理論容量,需要開發出一種能夠在空氣中工作的系統,而這有很多挑戰。比如,鋰離子趨向于和空氣中的碳氧化物反應,生成碳酸鋰使得電池的充電過程很難進行。
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