自然新型鋰空氣電池充放電750次仍能用

2019年06月02日 来源:
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  据美国《每日科学》站21道,美国科学家设计出一种新型锂空气电池,可在自然空气环境下工作,并在破纪录的750次充电/放电循环后仍能正常工作。研究人员表示,这款锂空气电池有望掀起电池领域的新革命,相关论文发表于一期的《自然》杂志。

  鋰空氣電池通過鋰和空氣中的氧結合成過氧化鋰實現放電;再通過施加電流逆轉這一過程而完成充電。和目前的可充電電池中盛行的鋰離子[y1]技術相比,鋰空氣電池理論上可存儲的能量要多得多,但其發展面臨幾大障礙。

  中科院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室张新波研究员对科技解释道,首先,锂正极[y2]会氧化,且由于二氧化碳和水蒸气的存在,会在正极处生成大量的有害副产物。因此,大多数锂空气电池不能在真正的自然空气环境下长期工作。此外,由于氧气是助燃剂,也可能造成严重的安全风险。

  在研究中,来自伊利诺斯大学和阿贡国家实验室的科研团队,对锂空气电池的正极、负极和电解质(电池的三个主要部件)都进行了改造,得到的独特组合克服了这些挑战。

  他们在锂正极上涂了一层碳酸锂薄层,该层会让来自正极的锂离子进入电解质,同时防止其他化合物到达正极。此外,新电池的负极创新性地使用了二硫化钼作为催化剂;另外,新的电解质由离子液体和二甲基亚砜(电池电解质的常见组分)混合制成,可促进生成过氧化锂这一主要的电化学反应,大大降低了其他副反应的发生,并提升了电池的效率。

  张新波说:“这种全新的电池设计思路,极大地拓展了锂空气电池的实际应用领域,可以吸引更多科研人员投入其中,大力推动锂空气电池的应用进程。”

  不过,研究人员表示,为了将实验电池商业化,还有很多工作要做。张新波也指出,电解液在电池中的成本不可忽视。

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