超高功率密度電池背后的新型化學(xué)

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伊利諾伊理工學(xué)院化學(xué)工程助理教授MohammadAsadi在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇論文，描述了他新穎的鋰空氣電池設(shè)計(jì)背后的化學(xué)原理。這些見(jiàn)解將使他能夠進(jìn)一步優(yōu)化電池設(shè)計(jì)，并有可能達(dá)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)前鋰離子技術(shù)的超高功率密度。

電池設(shè)計(jì)有可能每公斤儲(chǔ)存一千瓦時(shí)或更高——是鋰離子電池技術(shù)的四倍，這將對(duì)電氣化交通工具產(chǎn)生變革，尤其是飛機(jī)、火車和潛艇等重型車輛。

Asadi的目標(biāo)是制造一種固態(tài)電解質(zhì)電池，與液態(tài)電解質(zhì)電池相比，它具有安全性和能源優(yōu)勢(shì)，并尋求一種與他一直在開(kāi)發(fā)的用于鋰空氣電池的陰極和陽(yáng)極技術(shù)兼容的選擇。

他選擇了聚合物和陶瓷的混合物，這是兩種最常見(jiàn)的固體電解質(zhì)，但兩者都有缺點(diǎn)。通過(guò)將它們結(jié)合起來(lái)，Asadi發(fā)現(xiàn)他可以利用陶瓷的高離子電導(dǎo)率以及聚合物的高穩(wěn)定性和高界面連接性。

結(jié)果允許使電池發(fā)揮作用的關(guān)鍵可逆反應(yīng)——二氧化鋰的形成和分解——在室溫下以高速率發(fā)生，這是鋰空氣電池中的首次證明。

正如科學(xué)論文中所述，阿薩迪進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，證明了這種反應(yīng)如何發(fā)生背后的科學(xué)原理。

“我們發(fā)現(xiàn)固態(tài)電解質(zhì)貢獻(xiàn)了大約75%的總能量密度。這告訴我們還有很大的改進(jìn)空間，因?yàn)槲覀兿嘈盼覀兛梢栽诓挥绊懶阅艿那闆r下最大限度地減少厚度，這將使我們能夠?qū)崿F(xiàn)非常非常高的能量密度，”Asadi說(shuō)。

這些實(shí)驗(yàn)是與伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行的。Asadi表示，他計(jì)劃與行業(yè)合作伙伴合作，因?yàn)樗F(xiàn)在正朝著優(yōu)化電池設(shè)計(jì)和制造工程的方向努力。

“這項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)突破，它為將這些技術(shù)推向市場(chǎng)打開(kāi)了一扇巨大的可能性之窗，”阿薩迪說(shuō)。

關(guān)鍵詞： 空氣電池 超高功率 能量密度