呼吸电池可以储存10倍的能量

 作者:郇哩邻     |      日期:2019-02-06 06:19:00
科林巴拉斯(图片来源:彼得布鲁斯/ EPSRC)笔记本电脑和手机中使用的锂离子电池,以及未来在电动汽车中的应用,正在接近其技术极限但英国化学家表示,有一种方法可以突破迫在眉睫的能源容量障碍 - 让电池从空气中“呼吸”氧气标准锂离子电池包含石墨负极,锂钴氧化物正极和含锂盐电解质锂离子在充电和放电期间在两个电极之间穿梭,在外部电路周围发送电子以在该过程中为小工具供电圣安德鲁斯大学的彼得布鲁斯说,这种设计的问题在于钴酸锂体积大而且重 “提高这些电池能量密度的主要障碍是正极,”他说 “每个人都希望找到一种方法来增加储存在那里的锂量,从而提高容量”他认为,答案是借用助听器中使用的锌空气电池的想法,使锌与空气中的氧反应因此,布鲁斯与斯特拉斯克莱德大学和纽卡斯尔大学的同事一起开始设计锂空气电池新电池的能量密度高于现有的锂离子电池,因为它不再含有致密的钴酸锂相反,正电极由轻质多孔碳制成,并且锂离子被填充到电解质中,该电解质涌入海绵状材料中当电池放电时,来自空气的氧气也通过膜(见图,顶部)溢入多孔碳中,在那里它与电解质中的锂离子和来自外部电路的电子反应形成固体氧化锂随着电池放电,固体氧化锂逐渐填充碳电极内的孔隙空间但是当电池再充电时,氧化锂再次分解,再次释放锂离子并释放碳中的孔隙空间氧气被释放回大气中大多数电池从一开始就含有它们所需的所有化学物质 “通过使用来自环境的氧气,您可以节省重量和体积,因为您不必在电池内部携带试剂 - 您只需要碳支架,”布鲁斯说布鲁斯说,新设计就像电池 - 燃料电池混合动力车像燃料电池一样,它使用来自系统外部的反应物,而像电池一样,它也有内部反应物该团队的原型设备的容量重量比为每克4000毫安小时 - 是手机电池的八倍布鲁斯估计,即使是10倍的改进也是可能的,但调整传统的锂离子设计可能只会使容量增加一倍化学家Saiful Islam在巴斯大学研究电池,并没有参与新的设计 “我的理解是锂空气电池确实有可能使能量密度增加8到10倍,”他告诉“新科学家”杂志然而,他还补充说,仍然需要完全了解新型电池中发生的过程这应该有助于优化技术,使其成为商业上可行的产品布鲁斯及其同事正在努力将他们的原理验证版本转换为像移动电子设备中使用的小型工作电池 “但这项技术对于未来的电动和混合动力汽车来说同样重要,”布鲁斯指出更多关于这些主题: