在類似于空氣的環(huán)境中具有較長循環(huán)壽命的鋰-氧電池

【引言】

由于其理論比能量高，鋰空氣電池被認(rèn)為是鋰離子電池的潛在替代品。然而，迄今為止，這樣的系統(tǒng)主要限于純氧環(huán)境，并且由于涉及陰極、陽極和電解質(zhì)的副反應(yīng)而具有有限的循環(huán)壽命。在存在N2，CO2和水蒸氣的情況下，這些副反應(yīng)可能變得更加復(fù)雜。此外，由于需要儲存O2，鋰-氧體系的體積能量密度對于實(shí)際應(yīng)用而言可能太小。

【成果簡介】

近日，在伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校AminSalehi-Khojin教授和阿貢國家實(shí)驗(yàn)室LarryA.Curtiss教授(共同通訊作者)的團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)下，與伊利諾伊理工大學(xué)和加利福尼亞州立大學(xué)合作，采用了兩種策略來限制在含有代表性量的O2，N2，CO2和H2O的模擬空氣氛圍中的鋰-氧電池中的副反應(yīng)。首先，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了Li2CO3/C涂層鋰陽極僅允許鋰陽離子通過，從而保護(hù)陽極免受模擬空氣的成分影響。其次，基于先前報道的二硫化鉬納米薄片構(gòu)建陰極，并使用離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(EMIM-BF4)和二甲基亞砜(DMSO)的混合物作為電解質(zhì)。該系統(tǒng)的組件一起運(yùn)行，以防止在CO2和H2O存在下形成副產(chǎn)物。在模擬空氣環(huán)境中作為鋰空氣電池工作，循環(huán)壽命長達(dá)700次。相關(guān)成果以題為“Alithium–oxygenbatterywithalongcyclelifeinanair-likeatmosphere”發(fā)表在了Nature上。

【小結(jié)】

根據(jù)表征和計算研究表明，受保護(hù)的鋰陽極，電解質(zhì)混合物和高性能空氣陰極一起協(xié)同工作，在模擬空氣條件下提供循環(huán)壽命長的鋰-氧電池。這種設(shè)計的新架構(gòu)鋰空氣電池的能量密度比目前鋰離子電池的高得多，在該領(lǐng)域是有前途的一步。