锂空气电池重大突破:比锂电池耐用10倍

来源:7163银河电子游戏网站作者:7163银河电子游戏网站 日期:2023-10-25 浏览:
本文摘要:锂-氧电池或锂空气电池能量密度是锂离子电子的10倍,被业界被誉为“终极电池”。理论上这样的能量密度可使电动车续航能力相似传统汽油汽车,电动汽车只差使一次电就能从伦敦驶到爱丁堡,而且锂空气电池的成本和重量只有现在市面上销售的电动汽车所用于的锂离子电池的1/5。 然而,和其他新一代电池一样,研发人员还必须攻下锂空气电池研发过程中的诸多技术考验。

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锂-氧电池或锂空气电池能量密度是锂离子电子的10倍,被业界被誉为“终极电池”。理论上这样的能量密度可使电动车续航能力相似传统汽油汽车,电动汽车只差使一次电就能从伦敦驶到爱丁堡,而且锂空气电池的成本和重量只有现在市面上销售的电动汽车所用于的锂离子电池的1/5。

  然而,和其他新一代电池一样,研发人员还必须攻下锂空气电池研发过程中的诸多技术考验。  剑桥大学研究人员证明锂空气电池某些技术考验是可以攻下的,在此之前,研究人员就曾做到过多次实验尝试,而此次研发的锂-氧电池实验室展示样本具备更高容量、更高能量密度及更高稳定性。  此次试验品样本主要用于由石墨烯做成的高度多孔“柔软”碳电极,以及不会转变电池内部化学反应的添加剂,性能更为平稳、更为高效。

涉及研究结果公开发表于《科学》(Science)期刊上。虽然此项技术甚有前景,但研究人员谨慎回应锂-空气电池投放实际应用于依然必须最少10年时间。  剑桥大学化学系教授ClareGrey回应:“此项技术早已获得了根本性变革,并引发出了全新的研究领域--虽然我们未解决问题化学当中所有的固有问题,但是我们的研究为最后研发出有商用产品奠下了行进的道路。

”  我们日常所用于的许多技术都渐趋更加小化、更加较慢、更加低价--而电池显著值得注意。除了智能手机需要保持数天而需要电池以外,电池技术还妨碍了两项主要洗手技术的广泛应用:电动汽车和太阳能发电并网存储。  电池最基本的结构由三部分包含:负极、负极、电解液。  笔记本电脑及智能手机所使用的锂离子电池,负极由石墨(碳的一种形式)包含,于是以十分金属氧化物,比如氧化锂钴,电解液为沉淀锂盐的有机溶剂。

电池工作原理就在于锂离子在两电极间的运动。虽然锂离子电池很重,但容量不会随时间波动,而且能量密度比较较低,必须常常电池。  在过去十年,研究人员仍然致力于研发各种锂离子电池的替代品,而锂-空气电池因其能量密度极高,因此被指出是新一代储能技术的终极五品。

然而,先前尝试的各种电池样本效率较低、性能劣、不会产生意料之外的化学反应、且不能在纯氧当中展开循环。  Liu、Grey研发团队在非水基锂-空气电池上使用了与之前试验中十分有所不同的化学剂,用于氢氧化锂(LiOH)代替过氧化锂(Li2O2)。在重新加入水和“介质”碘化锂(lithiumiodide)之后,没再行经常出现那么多不会造成电池过热的化学反应,使其在多次充放电循环后性能更加平稳。

  通过准确结构电极结构,将其转变成高度多孔的石墨烯,加到碘化锂,并转变电解液的化学成分,研究人员需要将充放电间的电压劣增加至0.2V。电压劣就越小意味著电池效率越高--之前研究人员不能将锂-空气电池的电压劣降至0.5~1.0V,而0.2V的电压劣更加相似于锂离子电池,相等于能量效率可高约93%。  此外,该样本不能在纯氧下循环,空气当中所含二氧化碳、氮气和水分等都对金属电极危害。  Grey回应:“虽然我们仍有大量的基础性研究工作,即便目前的研究结果还正处于发展阶段,但我们依然十分激动,此次技术突破告诉他我们,这些棘手问题依然不会有很多的解决方案。


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