伊利诺伊理工学院开发锂空气电池解决方案 推进其商业化应用

据外媒报道，伊利诺伊理工学院化学工程助理教授Mohammad Asadi针对锂空气电池面临的两大问题开发了解决方案。

与锂离子电池相比，锂空气电池可以在较小的体积内容纳更多的能量，但其商业应用有限。这首先是因为这种类型的电池具有较少的可再充电次数和较短的循环寿命；其次，它的充电能量远远超过了后期电池产生的能量。锂空气电池中的空气缩短了循环寿命。当电池充电时，电池内部带负电荷的部件会发生氧气和锂之间的化学反应。空气中的其他元素，如一氧化碳、氮气和水，可以与电池内的锂发生反应，阻止氧气到达正极，阻碍化学反应，并耗尽支持电池运行的锂。

锂空气电池在电动汽车中的使用具有许多优点。该研究团队开发了一种独特的内部电池组件组合，可以与锂和氧反应，同时充分减少干扰。阿萨迪说， “假设你今天有一辆电动汽车，单次充电续航里程只有300英里。如果我们使用我们的锂空气电池技术，它可以行驶1500至2000英里，相当于在相同重量和体积的情况下续航里程增加了5至6倍。我们的技术可以使正极化学只有利于氧气还原和降解反应，避免形式上的副产品的氧化和电池效率的降低

研究人员还开发了一种特殊的新型混合电解质，可以一起吸收这些杂质。这种特殊的电解质混合物液体可以在正极和负极之间携带锂离子，还降低了锂在运动过程中与任何物质反应的可能性。通过这种有效的设计方法，Asadi开发了一种循环寿命长的锂空气电池，在其最新设计中实现了1200次充电和放电。

为了解决效率问题，阿萨迪还开发了新的阴极材料。在电池中，正极经历两个反应，在电池运行过程中形成过氧化锂；相反，过氧化锂在电池充电过程中会分解。许多材料可以用作催化剂来加速这些反应中的任何一种。然而，找到一种可以同时加速两种反应的材料是一个挑战。在最近的设计中，Asadi测试了一种低成本的材料，称为三聚磷钼纳米催化剂，发现它可以有效地加速这两种反应。Asadi说：“利用我们的技术，可以实现该反应的最小过剩能量，使循环过程中的能量损失可以忽略不计。这是目前最好的锂空气电池

尽管这代表着锂空气电池向前迈出了重要一步，但阿萨迪表示，地球上的锂不足以支持我们实现完全电气化未来所需的电池生产。锂空气电池的优点在于它们能够更好地利用有限的锂资源。然而，这对于促进电动汽车的使用和发展低碳未来仍然不够。阿萨迪认为，可以开发其他储量更丰富的金属来制造与当前锂电池具有相同储能能力的电池。

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