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韩发现可提升EV锂电池能量密度的新方法

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时间:1900/1/1 0:00:00

韩国研究人员最近发现,锂空气电池的性能与二氧化碳含量密切相关。研究人员认为,根据锂空气电池电解液的介电财产,电池中的Li2CO3可以选择性地用作放电反应的最终产物。此外,他们还验证了Li2CO3可以在锂氧/二氧化碳电池循环中可逆反应。

据中国有色金属网6月26日报道,相关论文已发表在《美国化学学会杂志》上。研究人员认为,了解二氧化碳在锂空气电池中的化学特性以及二氧化碳在电解质溶解中的作用,对锂空气电池的发展具有重要意义。此外,探索基于Li2CO3的可充电锂氧/二氧化碳电池的可能性具有最大的优势之一,可以最大限度地减少不良反应。

锂空气电池的最高理论能量密度约为3500瓦时/千克,这是下一代电动汽车储能系统的良好电源,可以使电动汽车实现更长的里程。锂空气电池的结构是基于一对嵌入电极。在充电过程中,锂离子从阴极移动到电解质,然后插入阳极;

放电时,过程相反。

为了达到商业化阶段,锂空气电池仍面临许多技术和工程问题,包括对电池反应机理认识不足、电解液化学财产不稳定、循环寿命短和离子转移率低,这些都在很大程度上导致了电池的过负荷现象。

研究人员指出:“目前还不知道在无氧环境中测试锂空气电池会发生什么,因为之前的大多数研究都是在有氧环境中进行的,而忽略了空气中其他成分对电池性能的影响。因此,为了证明二氧化碳对锂空气电池的影响,有必要创造一个温室环境并逐一研究空气中其他成分(氮气、氩气、水、二氧化碳)对电池性能的影响。"

假设水(导致电解质和阳极劣化的主要物质)可以通过防水膜去除,二氧化碳应该对锂空气电池的化学特性产生最显著的影响,超过空气中其他成分的影响。传统的锂空气电池的阴极电压为3伏。当周围环境含有氩气和氮气时,3伏的电压不能激活电化学反应,而二氧化碳由于其强大的惯性可以承受响应性的电化学反应。

化学稳定性的差异意味着最终产物Li2O2总是会被二氧化碳转化为Li2CO3,而这种不可逆的反应限制了锂空气电池的循环性能。

此外,尽管二氧化碳在空气中的比例不高,但二氧化碳由于其高溶解度(比氧气高50倍)而被用于电池反应。为了进一步发展锂空气电池技术,必须考虑二氧化碳和Li2CO3对锂空气电池性能的影响。

韩国高级科学技术研究院和首尔国立大学的研究团队通过量子力学模拟与实验验证相结合的方法,研究了锂氧/二氧化碳电池在各种电解质条件下的反应机理。

他们发现,低介电电解质会形成Li2O2,而高介电电解质则会激活二氧化碳产生Li2CO3。然而,作为一个意外的收获,他们发现高电介质,如二甲基墨水石(DMSO),可以引起Li2CO3的可逆反应。

研究人员表示,这一发现非常重要,因为在含有二氧化碳的环境中,锂空气电池中Li2CO3的形成是不可避免的。然而,目前已经发现了能够促进其可逆反应的物质,这些物质可以使电池的循环性能更加稳定。韩国研究人员最近发现,锂空气电池的性能与二氧化碳含量密切相关。研究人员认为,根据锂空气电池电解液的介电财产,电池中的Li2CO3可以选择性地用作放电反应的最终产物。此外,他们还验证了Li2CO3可以在锂氧/二氧化碳电池循环中可逆反应。

据中国有色金属网6月26日报道,相关论文已发表在《美国化学学会杂志》上。研究人员认为,了解二氧化碳在锂空气电池中的化学特性以及二氧化碳在电解质溶解中的作用,对锂空气电池的发展具有重要意义。此外,探索基于Li2CO3的可充电锂氧/二氧化碳电池的可能性具有最大的优势之一,可以最大限度地减少不良反应。

锂空气电池的最高理论能量密度约为3500瓦时/千克,这是下一代电动汽车储能系统的良好电源,可以使电动汽车实现更长的里程。锂空气电池的结构是基于一对嵌入电极。在充电过程中,锂离子从阴极移动到电解质,然后插入阳极;

放电时,过程相反。

为了达到商业化阶段,锂空气电池仍面临许多技术和工程问题,包括对电池反应机理认识不足、电解液化学财产不稳定、循环寿命短和离子转移率低,这些都在很大程度上导致了电池的过负荷现象。

研究人员指出:“目前还不知道在无氧环境中测试锂空气电池会发生什么,因为之前的大多数研究都是在有氧环境中进行的,而忽略了空气中其他成分对电池性能的影响。因此,为了证明二氧化碳对锂空气电池的影响,有必要创造一个温室环境并逐一研究空气中其他成分(氮气、氩气、水、二氧化碳)对电池性能的影响。"

假设水(导致电解质和阳极劣化的主要物质)可以通过防水膜去除,二氧化碳应该对锂空气电池的化学特性产生最显著的影响,超过空气中其他成分的影响。传统的锂空气电池的阴极电压为3伏。当周围环境含有氩气和氮气时,3伏的电压不能激活电化学反应,而二氧化碳由于其强大的惯性可以承受响应性的电化学反应。

化学稳定性的差异意味着最终产物Li2O2总是会被二氧化碳转化为Li2CO3,而这种不可逆的反应限制了锂空气电池的循环性能。

此外,尽管二氧化碳在空气中的比例不高,但二氧化碳由于其高溶解度(比氧气高50倍)而被用于电池反应。为了进一步发展锂空气电池技术,必须考虑二氧化碳和Li2CO3对锂空气电池性能的影响。

韩国高级科学技术研究院和首尔国立大学的研究团队通过量子力学模拟与实验验证相结合的方法,研究了锂氧/二氧化碳电池在各种电解质条件下的反应机理。

他们发现,低介电电解质会形成Li2O2,而高介电电解质则会激活二氧化碳产生Li2CO3。然而,作为一个意外的收获,他们发现高电介质,如二甲基墨水石(DMSO),可以引起Li2CO3的可逆反应。

研究人员表示,这一发现非常重要,因为在含有二氧化碳的环境中,锂空气电池中Li2CO3的形成是不可避免的。然而,目前已经发现了能够促进其可逆反应的物质,这些物质可以使电池的循环性能更加稳定。

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