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电池驱动未来,比锂离子电池容量高35倍 [复制链接]

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南开大学科研团队在锂-氧气电池研究领域获突破

让电池“吸”入空气中的氧气,经过简单的化学反应,实现放电;充电时,放电产物通过可逆反应被分解,又重新释放出氧气。这意味着,结构简单、绿色环保、理论能量密度极高的锂-氧气电池,正在让“空气发电”的奇思妙想走进现实。

最近,南开大学研究团队的研究成果指向了一种新的可能性——把光引入锂-氧气电池,开辟了构筑高效金属-空气电池的新思路。团队成员、南开大学化学学院博士后高苏宁解释说,这样能够直接将光在电池中实现转化和存储,为太阳能发电和存储提供了新策略。

日前,介绍该研究成果的论文发表在国际顶级学术刊物《美国科学院院刊》(PNAS)上。

比锂离子电池容量高3-5倍

从原理上看,锂-氧气电池明显不同于我们熟悉的锂离子电池。

尽管锂离子电池经历了几十年的技术革新,但原理仍是锂离子在正负极两端来回“奔跑”产生电流。

锂是化学元素周期表中最活泼的元素,在锂离子电池中更像个运动健将。电池充电时,锂离子在正极上生成,它拼命穿过电池中的电解液冲到负极;负极是呈层状结构的碳,上面有很多微孔,到达负极的锂离子一下子就嵌入碳层的微孔之中。嵌入的锂离子越多,充电容量越高。

反过来,当我们使用电池的时候,嵌在负极碳层中的锂离子就立刻跳脱出来,快速“跑”回到正极。回到正极的锂离子越多,放电容量越高。通常所说的电池容量指的就是放电容量。

随着人们对锂离子电池能量密度的追求越来越高,传统的含锂氧化物/石墨电池结构已经难以满足高比能量锂离子电池的需求。

在众多新型高比能量电池中,锂-氧气电池技术凭借高理论能量密度(高达瓦时每公斤),有望超过现有的锂离子电池技术,广受研究人员

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