鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:601次 | 2022年06月21日
鋰空氣電池的能量密度未來可期
日本研究人員成功地制造了一種性能明顯高于現(xiàn)有鋰電池的設(shè)備。
研究人員已經(jīng)在一種新型電池的能量密度和循環(huán)周期性能方面取得新的突破,這種電池有朝一日可能取代鋰電池設(shè)備。
日本國立材料研究所(NIMS)的研究人員和軟銀集團(tuán)(SoftBankCorp.)合作,研發(fā)一種能量密度超過500Wh/kg的鋰空氣電池,這種鋰空氣電池可以在室溫環(huán)境下充放電。
研究人員說,研發(fā)的鋰空氣電池能量密度明顯高出目前使用的鋰電池,鋰空氣電池的制造為更廣泛、甚至商業(yè)化應(yīng)用奠下基石。
發(fā)揮其潛力
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
盡管科學(xué)家早就了解鋰空氣電池在用作可充電電池方面具有很大潛力,但這種潛力大多都是理論上的。
然而,研究人員在雜志《MaterialsHorizons》中發(fā)表的論文摘要中了解到,傳統(tǒng)鋰電池的能量密度正開始達(dá)到其極限,以滿足電動汽車和無人駕駛飛行器等先進(jìn)儲能設(shè)備的要求,這些設(shè)備白天緩慢充電,夜間放電。
NIMS高級研究員ShoichiMatsuda帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì),和許多其他人一起探討鋰電池設(shè)計(jì)的代替品。
研究人員寫道:"鋰空氣電池(LABs)的能量密度是鋰電池的能量密度2至5倍,是上述應(yīng)用領(lǐng)域下一代可充電電池的潛在候選產(chǎn)品。"
研究人員指出,事實(shí)上,僅有少數(shù)高能量密度的鋰空氣電池被制造并開發(fā)出來,重要是因?yàn)殇嚳諝怆姵赝罅糠腔钚栽ɡ?,隔膜和電解質(zhì)),盡管這些非活性元件不參和化學(xué)反應(yīng),但會使其的重量下降。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
(a)日本NIMS和軟銀集團(tuán)共同合作研發(fā)鋰空氣電池的新材料;(b)NIMS-SoftBank先進(jìn)技術(shù)發(fā)展中心研發(fā)的電池制造技術(shù);(c)能量密度超過500Wh/kg的鋰空氣電池在室溫環(huán)境下可穩(wěn)定充放電循環(huán)。
可能的解決方法
Matsuda研發(fā)團(tuán)隊(duì)在NIMS-SoftBank先進(jìn)技術(shù)發(fā)展中心研發(fā)材料,以改善鋰空氣電池的性能,從而實(shí)現(xiàn)其高能量密度的潛力。他們還開發(fā)了一種技術(shù)來制造這些設(shè)備,用于各種應(yīng)用。
典型的鋰空氣電池是由鋰金屬箔、隔膜、鋰離子導(dǎo)電非水電解質(zhì)、多孔碳電極以及氣體擴(kuò)散層組成的。
研究人員在論文中解釋:"在放電過程中,鋰金屬的溶解在負(fù)極進(jìn)行。出現(xiàn)的電子通過外部電路到正極,用于還原大氣中的氧氣,形成不溶性的過氧化鋰(Li2O2)作為放電產(chǎn)物。"
在研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),以前,設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)其超過300Wh/kg的高能量密度的潛力,因?yàn)殡姵睾羞^量的電解質(zhì)和/或電池在相對較小的面積容量條件下運(yùn)行。
他們在論文中透露,為了制造電池器件,研究人員在控制電解質(zhì)和設(shè)備的面積容量方面取得了平衡。
研究人員說,研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正研發(fā)高性能電池材料,并計(jì)劃將高性能電池材料整合到新研發(fā)的鋰空氣電池中,以進(jìn)一步改善電池循環(huán)壽命。他們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電池在NIMS-SoftBank先進(jìn)技術(shù)發(fā)展中心投入實(shí)際使用,以加快電池商業(yè)化的可行性。
我國化學(xué)和物理電源行業(yè)協(xié)會楊柳