韓發(fā)現(xiàn)可提高EV鋰電池能量密度的新方法

韓國(guó)研討人員近來發(fā)現(xiàn)，鋰電池的功能與二氧化碳的含量有較大相關(guān)。研討人員以為，電池中的Li2CO3依據(jù)鋰空氣電池中電解質(zhì)的介電功能(dielectric properties)，能夠選擇性地作為放電反響的終究產(chǎn)品。此外，他們還驗(yàn)證了Li2CO3在鋰-氧氣/二氧化碳電池循環(huán)中能夠發(fā)作可逆反響。

據(jù)我國(guó)有色金屬網(wǎng)6月26日?qǐng)?bào)導(dǎo)，相關(guān)論文已發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊》上。研討者以為，了解鋰空氣電池中CO2的化學(xué)特性以及二氧化碳在電解質(zhì)溶解時(shí)起到的效果關(guān)于鋰空氣電池的開展有重要意義。別的，根據(jù)Li2CO3來探求可充電鋰-氧氣/二氧化碳電池的可能性有一個(gè)最大的長(zhǎng)處最大極限地削減不良反響。

鋰空氣電池的最高理論能量密度約為3500瓦時(shí)/千克，是下一代電動(dòng)車能量貯存系統(tǒng)的杰出動(dòng)力源(600405)，可使電動(dòng)車完成更長(zhǎng)的方式里程。鋰空氣電池的結(jié)構(gòu)根據(jù)一對(duì)夾層電極(intercalation electrode)。在充電時(shí)，鋰離子從陰極移動(dòng)至電解液然后插進(jìn)陽極;放電時(shí)，該進(jìn)程逆轉(zhuǎn)。

鋰空氣電池要達(dá)到商業(yè)化階段還面臨著許多科技與工程上的難題，包含關(guān)于電池反響機(jī)制的了解程度不行、電解質(zhì)的化學(xué)功能不穩(wěn)定、循環(huán)壽命短、離子傳遞速率低一級(jí)因素，均在很大程度上導(dǎo)致了電池過高載荷現(xiàn)象。

研討人員指出：“現(xiàn)在還不知道當(dāng)鋰空氣電池在無氧環(huán)境下測(cè)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)作何種狀況，由于曾經(jīng)大部分研討都是在有氧環(huán)境下進(jìn)行測(cè)驗(yàn)的，并將空氣中其他成分關(guān)于電池功能的影響忽略不計(jì)。所以，證明二氧化碳關(guān)于鋰空氣電池的影響，就必須營(yíng)造出一個(gè)溫室環(huán)境，并逐一研討空氣中其他成分(氮?dú)狻鍤狻⑺⒍趸?關(guān)于電池功能的影響。”

假定經(jīng)過防水膜能夠去除水份(導(dǎo)致電解質(zhì)和陽極劣化的首要物質(zhì))，二氧化碳關(guān)于鋰空氣電池的化學(xué)特性應(yīng)該有著最明顯的影響，超越空氣中其他成份的影響力。傳統(tǒng)鋰空氣電池的陰極電壓為3伏，在周圍環(huán)境含有氬氣和氮?dú)鈺r(shí)，3伏的電壓無法激活電化學(xué)反響，而二氧化碳由于其慵懶較強(qiáng)，則可承受呼應(yīng)的電化學(xué)反響。

化學(xué)穩(wěn)定性的差異意味著終究產(chǎn)品Li2O2總會(huì)經(jīng)過二氧化碳被轉(zhuǎn)化成Li2CO3，而該不可逆反響約束了鋰空氣電池的循環(huán)功能。

別的，雖然二氧化碳在空氣中的份額不高，但由于二氧化碳具有高溶解度(比氧氣高50倍)，因而將其應(yīng)用于電池反響中。為了進(jìn)一步開展鋰空氣電池技術(shù)，必須將二氧化碳與Li2CO3關(guān)于鋰空氣電池功能的影響考慮在內(nèi)。

韓國(guó)高檔科學(xué)技術(shù)研討所(Korea Advanced Institute of Science and Technology)以及首爾國(guó)立大學(xué)(Seoul National University)研討小組研討了各種電解質(zhì)條件下，使用量子力學(xué)模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，研討鋰氧氣/二氧化碳電池的反響機(jī)理。

他們發(fā)現(xiàn)，一種低介電的電解質(zhì)會(huì)構(gòu)成Li2O2，而高介電解質(zhì)會(huì)活化二氧化碳，發(fā)生Li2CO3。不過意外的收成是，他們發(fā)現(xiàn)相似二甲化硯(DMSO)之類的高電介質(zhì)可使Li2CO3發(fā)生可逆反響。

研討者表示，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)非常重要，由于在含有二氧化碳的環(huán)境中，鋰空氣電池中Li2CO3的構(gòu)成是不可避免的，但是現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了能夠促使其發(fā)作可逆反響的物質(zhì)，可使電池的循環(huán)功能更穩(wěn)定。