许多电动汽车所有者都希望为电池组提供一个电池组，该电池可以一次充电一千英里。伊利诺伊理工学院（IIT）和美国能源部（DOE）Argonne国家实验室的研究人员开发了一种锂空气电池，可以使梦想成为现实。该团队的新电池设计还可以一天供电国内飞机和长途卡车。
该锂空气电池中的主要新组件是固体电解质，而不是通常的液体品种。具有实心电解质的电池不受锂离子和其他电池类型中使用的液体电解质的安全问题，这些电池可能过热并着火。
更重要的是，团队的用固体电解质电池化学反应可能会在电池以上高达四倍的能量密度。
“十多年来，Argonne和其他地方的科学家一直在加班，以开发利用空气中的氧气的锂电池，”阿贡杰出的研究员拉里·柯蒂斯（Larry Curtiss）说。“锂空气电池的预计能量密度最高，即锂离子以外的下一代电池所考虑的任何电池技术。”
在过去的锂空气设计中，锂金属阳极中的锂通过液体电解质移动，在放电期间与氧气结合，产生过氧化锂（Li2o2）或超氧化物（lio2）在阴极。然后，在电荷过程中，过氧化锂或超氧化锂在其锂和氧成分中分解。该化学序列存储并按需释放能量。
该团队的新固体电解质由纳米颗粒形式相对便宜的元素制成的陶瓷聚合物材料组成。这种新的固体实现了产生氧化锂的化学反应（李2o）出院。
“超氧化锂或过氧化锂的化学反应仅涉及一个或两个每个氧气分子存储的电子，而氧化锂的化学反应涉及四个电子，即四个电子，Argonne化学家Rachid胺说，存储的更多电子意味着更高的能量密度。
该团队的锂空气设计是第一个在室温下达到四电子反应的锂空气电池。它还可以用周围环境的空气提供的氧气运行。使用空气运行的能力避免了需要运行的氧气罐，这是早期设计的问题。
该团队采用许多不同的技术来确定实际上正在发生四电子反应。一种关键技术是在Argonne的纳米级材料中心（科学用户设施办公室）在Argonne纳米级材料中心进行的，在阴极表面上的放电产品的传输电子显微镜（TEM）。亚博网站下载亚博老虎机网登录TEM图像为四电子排放机制提供了宝贵的见解。
过去的锂空气测试细胞的循环寿命很短。团队确定，通过为1000个循环构建和操作一个测试单元，这是其新电池设计的情况并非如此，这表明了其在重复充电和放电上的稳定性。
“随着进一步的开发，我们预计锂空气电池的新设计也能达到创纪录的每公斤1200瓦小时的创纪录的能量密度，”柯蒂斯说。“这是锂离子电池的四倍。”
这项研究发表在最近的《科学》中。亚博老虎机网登录Argonne的作者包括Larry Curtiss，Rachid Amine，Lei Yu，Jianguo Wen，Tongchao Liu，Hsien-Hau Wang，Paul C. Redfern，Christopher Johnson和Khalil Amine。IIT的作者包括Mohammad Asadi，Mohammadreza Esmaeilirad和Ahmad Mosen Harzandi。伊利诺伊大学芝加哥大学的作者包括Reza Shahbazian-Yassar，Mahmoud Tamadoni Saray，Nannan Shan和Anh Ngo。
该研究由DOE车辆技术办公室和基础能源科学办公室通过联合储能研究中心资助。亚博老虎机网登录
来源：https://www.anl.gov/