安全综合设计了锂空气电池的空间呼吸

科学家公布的一种新型的锂空气电池在中国结合了更高的容量,周期延长,生活和更大的稳定性比电池,科学家们说。设备,坚实的沸石与两个电极,电解液集成可能标志着一个重要的一步的可行性等电动汽车和储能电池。

锂空气电池通常使用一个纯锂阳极和某种形式的多孔碳阴极。当电池放电时,锂离子从正极流向负极,他们满足电子流过外部电路和与空气中的氧气反应。当电池充电,这个过程是倒过来的。锂是高度阳性和非常光和空气有效质量,锂空气电池理论最高最大的特定的能量密度的电池类型。

然而在实践中,设计一个可行的充电设备已被证明极具挑战性。锂的极端反应是一把双刃剑:它允许存储大量的能量,但在控制释放能量,安全的,可逆的方式是很困难的。第一个设计用于各种液体电解质。然而,锂与水剧烈反应,水电解质中存在的问题,和有机电解质容易发生副反应。锂的内在热力学不稳定带来持续的和不可逆的反应和阳极之间的有机电解液,导致电解液分解,这是伴随着金属锂阳极的腐蚀,“解释道传统徐长春吉林大学。ionically-conductive“分离器”通常包括保护锂,但把这样的一个系统——特别是如果它包含易燃有机电解液,电池必须开放的空气带来了严重的安全隐患。

研究人员因此越来越朝着固体电解质。然而,这些现在自己的问题:电池的工作效率,电解质材料必须有较高的离子电导率,电导率低,保持良好接触锂电极接触电阻降到最低。最后,它不应该与锂或骑车时氧电化学反应。找到这样的材料证明棘手。

徐和同事成长nitrogen-doped碳纳米管在不锈钢网通过化学蒸汽沉积形成阴极。然后添加一个高度单晶5μm-thick层lithium-containing沸石作为电解液。最后,他们把熔融锂直接到这形成阳极。这是第一个综合阴极/锂空气电池固态电解质/阳极设计,“解释道Jihong余吉林大学的,也与徐领导这项研究。

研究人员测试了他们的产品在多个其他类型的锂空气电池,发现它在几个方面优越。尽管它薄,沸石保护金属阳极氧腐蚀的数量级比标准的商业固态电解质和提供优良的电气绝缘,同时更多的锂离子导电。而许多其他类型的固态锂空气电池的循环稳定性开始恶化,有时只有10充电/放电循环后,电池在附近最大容量近150次。在这一点上,碳酸锂——锂反应时产生的二氧化碳形成的副反应——开始灭活阴极。这是一个常见的问题在锂空气电池,解释说,“公司的发展₂选择性吸收或屏蔽膜表面的阴极的探索和建设更稳定的无碳阴极被认为是有效缓解代碳酸锂的选择。研究人员目前正在努力扩展他们的沸石膜设计超出了锂空气电池到其他类型的锂电池,以及钠和镁电池和超越。

沸石材料的进展是令人兴奋的——这是毫无疑问的,”说雪莉孟加州大学,圣地亚哥。在电池方面的表现,这对我来说是不可能的评估进展,因为报告不跟随我们的惯例。不管,我很高兴看到他们的球队正在最难的问题之一在我们的领域,并取得良好进展。