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美研究人员研发新一代锂空气电池

更新时间:2013-10-09 06:47:53 点击: 编辑:锂辉电池

美研究人员研发新一代锂空气电池

      新一代电池的研发主要取决于新材料具有更高的储能容量。尤其是锂空气电池,很多研究人员都痴迷于锂空气电池的研究。与传统的锂离子电池相比,锂空气电池在理论上具有更高的储能容量。

  研究人员对锂空气电池的研发还处于起步阶段,但是,也面临诸多挑战。其中一个就是电荷在电解质、阳极和阴极的转移。

  美国能源部阿贡实验室的电化学家Di-Jia Liu及其同事对锂空气电池在循环过程中的阳极反应做了研究。通过使用阿贡实验室先进光子源(APS)的聚焦X射线,他们能够对正在运行中的阳极结构进行非破坏性观察。他们发现,在阳极形成了一层薄的固体氢氧化锂层,整个过程一直持续直到锂金属完全转化为氢氧化物,电池停止运行。

  Di-Jia Liu说:“这个问题人人都很好奇,但是又不知道该从何问起。目前,几乎所有的锂空气电池研究都集中在阴极的化学反应,并假设阳极完全可逆。但是现在,事实并非如此。”

  该研究小组的调研并不仅仅停留在此。由于氢氧化锂既不是离子,也不是电子导电材料,因此这个氢氧化锂层为什么从生成起就没有影响电池运行仍是个谜。通过使用APS的3D微断层扫描技术,Di-Jia Liu及其同事对氢氧化物进行“CAT扫描”,发现有无数个连接阳极金属锂和电池其余部分的微观隧道。

  Di-Jia Liu说:“这些微观隧道就像是导电离子的通道,在阴极和阳极之间来回运送离子。他们支撑着锂空气电池的运行,但不能阻止阳极衰减。”Liu认为,生成氢氧化锂的主要原因是电池电解质(在两极之间输送锂离子的物质)。电解质分解会在阴极附近生成水,随后水会流向阳极并与金属里发生反应。但是,阿贡实验室的实验没有发现在阴极附近有氢氧化锂生成。Di-Jia Liu补充道:“通过这次试验,我们找到了很多答案,但又生成很多新问题。”

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