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IIT利用新型催化劑開發(fā)鋰空氣電池 充放電1200次仍保持初始性能
時(shí)間:2020-12-03 08:56來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來源：pv-magazine）
據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家使用磷化鉬(Mo3P)作為充放電反應(yīng)催化劑，證明了鋰空氣電池可以具有更好的能量和穩(wěn)定性能。
鋰氧電池或鋰空氣電池是改善當(dāng)今儲(chǔ)能技術(shù)的眾多途徑之一。在研究過程中，鋰和其他金屬空氣電池因具有高能量密度潛力而備受青睞，但效率低下和循環(huán)壽命較短已被證明是開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的棘手問題。利用催化劑來加速電極上的反應(yīng)，被視為提高性能的一種方法。然而，尋找一種能同時(shí)加速充放電機(jī)制的材料則是另一項(xiàng)挑戰(zhàn)，以往報(bào)道的許多有效催化劑都依賴于價(jià)格昂貴的材料，如鉑和金。
伊利諾伊理工學(xué)院(IIT)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)表示：“設(shè)計(jì)一種高活性催化劑，以最大限度地減少能量壁壘(過量輸入能量)，在正極上形成和分解過氧化鋰（Li2O2）納米顆粒，是開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。”
IIT研究團(tuán)隊(duì)著手設(shè)計(jì)這樣一種催化劑。在以前的研究中，Mo3P已經(jīng)顯示出作為類似反應(yīng)催化劑的前景，所以要從評(píng)估其在鋰空氣電池中的性能入手。該團(tuán)隊(duì)定制設(shè)計(jì)并制造了一個(gè)三電極電池，然后是完整的鋰空氣電池。
在使用Mo3P催化劑的情況下，電池放電和充電的過電位分別為80mV和270mV，在目前報(bào)道的鋰空氣電池中比較低。而且，電池經(jīng)過1200次循環(huán)后，幾乎可以保持100%的初始性能。詳盡的性能分析顯示，在循環(huán)過程中，負(fù)極周圍會(huì)形成一層穩(wěn)定的碳酸鋰(Li2CO3)，可阻止與空氣和電解液中的成分發(fā)生其他不必要的反應(yīng)。該催化劑上還形成了一層氧化鉬(MoO)，從而進(jìn)一步提高電池性能。
然而，經(jīng)過1000次循環(huán)后，電池開始失去性能，該團(tuán)隊(duì)將其歸因于電荷氧化還原介質(zhì)的失活。研究人員相信，經(jīng)過進(jìn)一步研究，Mo3P催化劑將在儲(chǔ)能方面具有良好的應(yīng)用前景。他們表示：“我們的鋰空氣電池具有獨(dú)特的電子和結(jié)構(gòu)特性，此次開發(fā)的表面重建Mo3P催化劑具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定氧化覆蓋層，在可持續(xù)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展方面具有重要的應(yīng)用前景。”
(責(zé)任編輯：子蕊)
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