“我们的锂-空气电池设计代表了电池界的一场革命,”芝加哥伊利诺伊大学机械和工业工程助理教授Amin Salehi-Khojin说。

Salehi-Khojin和UIC和Argonne国家实验室的研究人员有设计了电化学电池它可以在自然空气环境下工作,在创纪录的750次充放电循环后仍然可以工作。

锂 - 空气电池将氧气与阳极中存在的锂与存在的锂结合在一起。混合物在放电阶段期间产生过氧化锂 - 以及电荷相中的锂和氧组分的分解。

实验锂 - 空气电池。(照片:Amin Salehi-Khojin。)

据信,锂空气电池的容量是目前为手机、笔记本电脑和电动汽车供电的锂离子电池的5倍。

然而,早期的“锂空气”思想经常失败。

当锂离子与空气中的二氧化碳和水蒸气结合时,其结果往往是副产物堵塞了阴极。

为了防止锂离子电池在自然空气环境下工作,UIC和Argonne的研究人员在锂阳极上涂了一层薄薄的碳酸锂层。该涂层选择性地允许锂离子从阳极进入电解液,同时防止不必要的化合物到达阳极。

在锂空气电池的实验设计中,氧气通过碳的海绵状晶格结构进入电解质。

Salehi-Khojin和他的同事们在晶格结构上涂上了一层二硫酸钼催化剂。这种独特的混合电解质——由离子液体和电池电解质的常见成分二甲基亚砜组成——有助于促进锂-氧反应,最大限度地减少锂与空气中其他元素的反应,提高电池的效率。

然而,我们的读者有问题.如果电池过热怎么办?电池会爆炸吗?是否存在安全问题?锂空气电池如何与锂离子电池相比?larrycurtiss, Argonne杰出的研究员和研究的共同主要作者,花时间为我们的观众提供了答案。请看下面的回复。

收费率是多少?

寇蒂斯:此时的充电率类似于锂离子电池。可以通过进一步的研究来增加。

你的新设计是如何超过锂离子电池的?

通过使用锂和氧之间的化学键,电池可以储存更多的能量,因为这种化学键比锂和锂离子电池中使用的金属氧化物层之间的插入相互作用更密集。

什么是潜在的易燃性或爆炸(如果刺破,过热,超载等)?

寇蒂斯:我们发表的Li-Air电池的一个组成部分是锂阳极。众所周知,它可能导致爆炸。许多科学家正在致力于锂阳极的安全问题,可能会花费很多努力来实现安全。然而,值得一提的是,我们已经保护了使用电绝缘体但离子导电材料的Li阳极的表面,以防止由于阳极和阴极之间的电池短路引起的任何爆炸。这可以防止电池过热。

预期的失效模式是什么?

寇蒂斯:这将在扩展期间调查。

还有其他安全问题吗?标准锂离子电池的能量密度与TNT的能量密度相当。你的电池有5倍的能量密度。虽然在理论上它们限制了这些薄涂层的不良反应,但空气中还有其他潜在的污染物(CO2N2(等等)其中的一些会不会变得具有腐蚀性并破坏涂层?内部短路能否逆转单个细胞导致火灾?

寇蒂斯:这种电池只是在实验室规模上开发的,在测试期间没有出现任何这些安全问题。下一步将是将这些小电池扩大到电池组,测试它们,找出哪些安全问题,并解决它们。然而,我们认为,由于锂阳极表面有坚固的保护层,我们的系统中不会发生电池换向引起的过热。

你觉得呢?你对锂空气电池还有什么问题吗?下面分享它们。

锂 - 空气电池的示意图。(信誉:UIC和Argonne国家实验室。)