如果电动汽车想与化石燃料汽车的行经范围相匹配,它们的电池之后必须储存更好的能量。这其中,锂空气(锂氧)电池是最佳的候选能源,但这种电池仍然不存在相当严重的障碍。
如今,英国剑桥大学的化学家研制出一种更加长久的设计方案,为解决这些问题带给了期望,从而把这项技术朝实用化方向前进了一大步。 美国宾夕法尼亚州费城德雷塞尔大学材料化学家YuryGogotsi回应,由剑桥的ClareGrey和她的同事设计的这款电池是一种小型实验室原型,距离汽车电池组还有很长的路要回头,但他们对于材料的创意人组解决问题了几个主要的锂氧技术问题。 Gogotsi认为,公开发表在10月30日出版发行的《科学》杂志上的这项研究工作看上去显然很有意思,但他特别强调,这仍意味着是关于一个小电池的出众的科学实验室工作,而没向市场技术投向。 锂空气电池也被称作排便电池,需要利用锂金属与空气中的氧再次发生反应所产生的能量。
近20年来,锂空气电池在全球被普遍研究。典型情况下,这种电池用于锂金属作为负极材料,负极则为多孔的导电碳材料。静电时,从负极抵达的锂离子在负极与空气中的氧气反应,产生一种叫做过氧化锂的液体产物,填满于碳电极的孔隙中。电池时,化学过程反败为胜,过氧化锂被分解成获释氧气。
该电池的蓄电能力理论上是目前市场上锂离子电池的10倍,但在实际应用于时却不存在多个根本性缺失。 据介绍,锂空气电池的反应产物过氧化锂及反应中间产物超强氧化锂都有较高的反应活性,不会分解成电解液,因此几个充放电循环后电池电量就不会急剧下降,电池寿命较短;由于过氧化锂导电性能差,电池时很难分解成,必须很高的电池电压,还不会造成分解成电解液及碳电极等副作用;静电时,过氧化锂不会阻塞多孔碳电极,造成静电提前结束;电池时,锂金属负极表面不会以树枝状向负极生长,最后有可能造成短路,不存在安全隐患;锂金属与空气中的水蒸气、氮气、二氧化碳都会再次发生反应,造成负极材料消耗,最后使电池过热。 在这项近期工作中,研究人员转用多层次的大孔石墨烯作为负极材料,利用水和碘化锂作为电解液添加剂,最后产生和分解成的是氢氧化锂,而不是此前电池中的过氧化锂。氢氧化锂比过氧化锂要平稳,大大降低了电池中的副反应,提升了电池性能。
其中碘化锂除了协助分解成氢氧化锂外,或许还起着了维护锂金属负极的起到,使电池对于过量的水有一定的免疫性。没它,同量的水会必要使电池过热,几乎无法充放电。
研究人员研发出有的锂空气电池模型蓄电能力大约为3000瓦时/千克,是现有锂离子电池的大约8倍,可循环充放电上千次,首次循环充放电效率高约93%,即充入电池中93%的能量在静电时都能被用于。 研究人员认为,这一工作为减缓锂空气电池的发展获取了许多新思路,比如用于多层次大孔石墨烯电极和电解液添加剂来转变电池反应产物、增加电池副反应、提升蓄电能力等。 美国帕洛阿尔托市博世研究与技术中心锂空气电池专家JakeChristensen回应:据我所知,这是这种类似的材料人组第一次获得了研究。
但他认为要想要商业化仍然面对几个问题。Christensen特别强调,这种电池获取的电流密度大约为汽车所需的1/50到1/20。
我们最差的展现出取得的是非常低的电流密度。Grey否认,因此我们距离一辆车所需的电池能量还较远。她特别强调,如果这项技术需要投放实际应用于,它年所有可能将用作充电电池,而非汽车电池。
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