鋰空氣電池能替代鋰離子電池嗎？各自有什么特點？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-28 21:29
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鋰空氣電池是一種用鋰作負(fù)極，以空氣中的氧氣作為正極反應(yīng)物的電池。
鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，因為其陰極(以多孔碳為主)很輕，且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里。
放電過程:負(fù)極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子(Li+)，Li+穿過電解質(zhì)材料，在正極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結(jié)合生成氧化鋰(Li2O)或者過氧化鋰(Li2O2)，并留在正極。鋰空氣電池的開路電壓為2.91V。
由于其理論比能量高，鋰空氣電池被認(rèn)為是鋰離子電池的潛在替代品。
然而，迄今為止，這樣的系統(tǒng)主要限于純氧環(huán)境，并且由于涉及陰極、陽極和電解質(zhì)的副反應(yīng)而具有有限的循環(huán)壽命。
在存在N2，CO2和水蒸氣的情況下，這些副反應(yīng)可能變得更加復(fù)雜。
此外，由于需要儲存O2，鋰－氧體系的體積能量密度對于實際應(yīng)用而言可能太小。
近日，在伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校AminSalehi－Khojin教授和阿貢國家實驗室LarryA．Curtiss教授（共同通訊作者）的團(tuán)隊帶領(lǐng)下，與伊利諾伊理工大學(xué)和加利福尼亞州立大學(xué)合作，采用了兩種策略來限制在含有代表性量的O2，N2，CO2和H2O的模擬空氣氛圍中的鋰－氧電池中的副反應(yīng)。
首先，團(tuán)隊開發(fā)了Li2CO3／C涂層鋰陽極僅允許鋰陽離子通過，從而保護(hù)陽極免受模擬空氣的成分影響。
其次，基于先前報道的二硫化鉬納米薄片構(gòu)建陰極，并使用離子液體1－乙基－3－甲基咪唑四氟硼酸鹽（EMIM－BF4）和二甲基亞砜（DMSO）的混合物作為電解質(zhì)。
該系統(tǒng)的組件一起運行，以防止在CO2和H2O存在下形成副產(chǎn)物。
在模擬空氣環(huán)境中作為鋰空氣電池工作，循環(huán)壽命長達(dá)700次。相關(guān)成果以題為“Alithium–oxygenbatterywithalongcyclelifeinanair－likeatmosphere”發(fā)表在了Nature上。
鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，因為其陰極(以多孔碳為主)很輕，且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里。
放電過程:負(fù)極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子(Li+)，Li+穿過電解質(zhì)材料，在正極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結(jié)合生成氧化鋰(Li2O)或者過氧化鋰(Li2O2)，并留在正極。鋰空氣電池的開路電壓為2.91V。
由于其理論比能量高，鋰空氣電池被認(rèn)為是鋰離子電池的潛在替代品。
然而，迄今為止，這樣的系統(tǒng)主要限于純氧環(huán)境，并且由于涉及陰極、陽極和電解質(zhì)的副反應(yīng)而具有有限的循環(huán)壽命。
在存在N2，CO2和水蒸氣的情況下，這些副反應(yīng)可能變得更加復(fù)雜。
此外，由于需要儲存O2，鋰－氧體系的體積能量密度對于實際應(yīng)用而言可能太小。
近日，在伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校AminSalehi－Khojin教授和阿貢國家實驗室LarryA．Curtiss教授（共同通訊作者）的團(tuán)隊帶領(lǐng)下，與伊利諾伊理工大學(xué)和加利福尼亞州立大學(xué)合作，采用了兩種策略來限制在含有代表性量的O2，N2，CO2和H2O的模擬空氣氛圍中的鋰－氧電池中的副反應(yīng)。
首先，團(tuán)隊開發(fā)了Li2CO3／C涂層鋰陽極僅允許鋰陽離子通過，從而保護(hù)陽極免受模擬空氣的成分影響。
其次，基于先前報道的二硫化鉬納米薄片構(gòu)建陰極，并使用離子液體1－乙基－3－甲基咪唑四氟硼酸鹽（EMIM－BF4）和二甲基亞砜（DMSO）的混合物作為電解質(zhì)。
該系統(tǒng)的組件一起運行，以防止在CO2和H2O存在下形成副產(chǎn)物。
在模擬空氣環(huán)境中作為鋰空氣電池工作，循環(huán)壽命長達(dá)700次。相關(guān)成果以題為“Alithium–oxygenbatterywithalongcyclelifeinanair－likeatmosphere”發(fā)表在了Nature上。
