盐水电解质可为锂空气电池操作提供稳定的阴极

2019-01-11 09:49:01
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利用锂 - 氧电池的全部电化学功率需要有效,更稳定的电解质。波士顿学院的研究人员采用了“盐水”电解质,可以实现稳定的锂 - 空气电池运行,提供卓越的长循环寿命,并提供一个平台,使锂离子电池更接近其全部潜力。期刊Chem。

为了找到合适的电解液系统,该团队的盐水包盐方法不涉及有机溶剂。据波士顿大学化学教授Dunwei Wang领导的研究人员称,它由超浓缩的锂盐(称为LiTFSI)组成,其中水分子锁定在离子上,与氧分子接触时经历的降解更少。

结果是“高效电解质,允许在阴极上稳定的Li-O2电池操作,具有优异的循环寿命,”该团队在题为“使用盐水电解质的阴极稳定Li-O2电池操作”的文章中报道。实验表明,电解质可使锂 - 空气电池稳定运行达300次循环,使其在实际应用中具有竞争力。

锂离子电池通过可逆地插入和从固体材料(例如氧化钴)中提取锂离子来操作。这里,锂 - 空气电池通过在放电期间形成过氧化锂并在再充电期间分解过氧化锂来操作。

尽管经过二十多年的研究,改进锂离子电池技术仍未达到储能的理论潜力。作为电化学能量存储技术,升级性能需要提高电解质的稳定性。

该团队找到了解决水电解质开发中使用水引起的不稳定问题的方法。

“我们采用了非正统的方法,将水基电解质用于Li-O2电池,”王说。“以前,水被认为对Li-O2电池操作非常不利,因为它会促进寄生化学反应,从而严重破坏所需的化学反应。我们发现,当盐浓度很高时,大多数水分子都可以被锁定,这样它们就可以了提供正确的功能,如电导率,但几乎没有寄生化学反应。“

该团队试图克服早先为驯服锂空气电池原型中复杂化学反应所做的努力所带来的限制,与波士顿学院研究人员齐东,姚夏晖,赵艳艳,苗琦,张西子进行项目的王先生说。和Yumin He,以及来自丹麦技术大学的Hongyu Sun.

“我们研究了Li-O2电池的新概念,”Wang说。“我们结合使用电化学和材料表征工具进行研究。我们的目标是实现稳定,高性能的Li-O2电池操作。”

Wang说,研究人员接下来将尝试在实际燃料电池应用的基础上进一步发展,并努力降低电解液的生产成本。

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