4倍能量密度!美国能源部实验室设计出新款锂空气电池

充电一次,行驶1000公里,这几乎是所有电动汽车车主的梦想!

根据CleanTechnica周四(23日)的一篇报道,美国能源部(DOE)阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)和伊利诺伊理工学院(IIT)的研究人员已联合开发了一款新型电池组——锂空气电池,有望让这一梦想成为现实。

该团队的这一新电池设计或有朝一日也能为飞机和长途卡车提供动力。

结构组成

从成分来看,这款锂空气电池由锂金属阳极、空气基阴极和固体陶瓷聚合物电解质(CPE)三部分组成。在放电和充电时,锂离子(Li+)从阳极到阴极,然后返回。

(来源:阿贡国家实验室)

其主要新成分是固体电解质(也就是CPE),而不是通常的液体电解质。

含有液体电解质的锂离子电池和其他类型电池往往会有一些安全隐患,例如过热和着火,不过使用固体电解质的电池往往更加安全。

能量密度更高

阿贡实验室的杰出研究员Larry Curtiss称,“在所有被考虑用于下一代电池的电池技术中,锂空气电池具有最高预期的能量密度。”

在过去的锂空气电池的设计中,锂金属阳极中的锂离子在放电过程中,通过液体电解质与氧气结合,在阴极产生过氧化锂/超氧化锂;而在充电过程中,过氧化锂/超氧化锂会被分解成锂和氧成分,并在此过程中储存能量。

该团队研发的新型锂空气电池基于一种固体电解质,是由一种陶瓷聚合物材料组成的物质,这种材料由相对便宜的纳米颗粒形式的元素制成。在放电的过程中,经由这种新型固体的锂离子在与氧气结合的过程中产生氧化锂。

阿贡实验室的化学家Rachid Amine称,在充电过程中,过氧化锂/超氧化锂的化学反应只涉及存储一到两个电子,而氧化锂的化学反应则涉及四个电子。”

储存的电子越多,能量密度就越高。

此外,该团队还表示,新型锂空气电池的化学反应可以将能量密度提高到正常锂离子电池的4倍之多,这对电动汽车来说意味着更长的行驶里程。

Curtiss展望道,“随着进一步的发展,我们希望我们新设计的锂空气电池也能达到每公斤1200瓦时的创纪录能量密度。这几乎是锂离子电池的四倍。”

本文来自投稿,不代表科学汽车立场,如若转载,请注明出处:https://www.nmgshkxzzs.com/jsjd/3879.html