中年|新电池可以克服锂空气电池的主要缺点( 二 )


纳米石颗粒通常会非常不稳定 , 因此研究人员将其嵌入氧化钴基质中 , 该基质是一种海绵状材料 , 其孔径仅为几纳米 。 基质使颗粒稳定 , 并且还充当颗粒转化的催化剂 。
李解释说 , 传统的锂空气电池是“真正的锂干氧电池 , 因为它们确实不能处理湿气或二氧化碳” , 因此必须从馈入电池的空气中仔细擦洗 。 “您需要大型辅助系统以去除二氧化碳和水 , 这很难做到 。 ” 但是 , 新电池不需要吸入任何外部空气 , 因此可以避免此问题 。
没有过度充电
【中年|新电池可以克服锂空气电池的主要缺点】研究小组说 , 这种新电池还具有内在的保护 , 可以防止过度充电 , 因为这种情况下的化学反应自然是自限性的-当过度充电时 , 反应会转变为另一种形式 , 阻止进一步的活动 。 “使用典型的电池 , 如果对电池过度充电 , 会导致不可逆的结构损坏甚至爆炸 , ”李说 。 但是对于纳米锂电池 , “我们已经对电池过度充电了15天 , 达到其容量的100倍 , 但完全没有损坏 。 ”
在循环测试中 , 新版电池的实验室版本经过120次充放电循环 , 显示容量损失不到2% , 表明此类电池使用寿命较长 。 并且由于此类电池可以像常规的固态锂离子电池一样安装和运行 , 而无需锂空气电池所需的任何辅助组件 , 因此它们可以轻松地适应现有的安装方式或用于汽车 , 电子产品 , 甚至电网规模的电力存储 。
研究小组说 , 由于这些“固体氧”阴极比传统的锂离子电池阴极轻得多 , 因此对于给定的阴极重量 , 新设计可以存储多达两倍的能量 。 李说 , 随着设计的进一步完善 , 新电池最终将使容量再翻一番 。
李说 , 所有这些都无需添加任何昂贵的组件或材料即可完成 。 他说 , 他们在这种电池中用作液体电解质的碳酸盐是“最便宜的一种电解质” 。 并且氧化钴组分的重量不到纳米锂组分的50% 。 总体而言 , 新的电池系统比锂空气电池“非常可扩展 , 便宜且安全得多” 。
该团队希望在大约一年的时间内从实验室规模的概念验证转变为实用的原型 。
俄勒冈州立大学化学助理教授Xi秀雷(Xiulei Ji)说:“这是一项根本性突破 , 可能会改变基于氧气的电池的范式 。 ” “在该系统中 , 市售的基于碳酸盐的电解质与溶剂化的超氧化物穿梭液非常有效 , 这非常令人印象深刻 , 并且可能与该密封系统中缺少任何气态O 2有关 。 在整个循环过程中 , 阴极的所有活性物质都是固体 , 这不仅具有很高的能量密度 , 而且与当前的电池制造基础设施兼容 。 ”
该研究小组的成员包括麻省理工学院的研究科学家Ku岛昭宏和尹宗友 。 北京大学卢奇;伊利诺伊州Argonne国家实验室的Khalil Amine和Jun Lu 。 这项工作得到了美国国家科学基金会和美国能源部的支持 。