《美国科研人员成功研制锂空气电池》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2018-10-24
  • 美国阿岗国家实验室、美国伊利诺伊大学芝加哥分校和加州州立大学北岭分校的研究人员成功研发出“锂空气”电池,该技术产品最终可能成为锂离子电池的最佳替代者,有可能帮助突破电动汽车里程瓶颈。过去的锂空气电池因生命周期短和需要使用纯氧的原因,氧气罐必须是电池系统的一部分,但由于所占空间大,一般不能用于电动车辆。而最新研发的使用外部空气的锂空气电池解决了这个问题。

      这项技术的主要特点包括锂金属阳极的新保护涂层(该保护涂层可防止阳极与氧发生反应从而恶化),以及允许电池在空气中运行的新型电解质混合物。在空气环境测试中,该电池在700次循环中保持了高性能,远远超过了以前的技术。

      “能量储存容量约为锂离子电池的3倍,而在进一步研究的情况下,可以实现5倍储能。”“这将是超越锂离子电池的重要一步。”芝加哥伊利诺伊大学首席研究员Amin Salehi-Khojin表示。如果锂空气电池可以最终走向市场,电动汽车也将拥有和汽油车同样级别的续航里程,这对清洁能源的未来发展有重要意义。

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  • 《Nature:研究人员成功研制出在自然环境中使用的锂-空气电池》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-03-26
    • 伊利诺伊大学芝加哥分校和阿尔贡国际实验室的研究人员已经设计出可以在自然环境中使用的锂-空气电池,并且在750次(新纪录)充放电循环之后仍能工作。此项研究结果发表在 Nature杂志上。 此文章的作者之一,机械工业工程助理教授Amin Salehi-Khojin说:“锂-空气电池的成功是电池领域的一次新革命,对于诠释什么是‘超锂离子’电池也是重要的一步。当然,锂空气电池的“商业化”仍需很多工作。” 锂-空气电池它能比为我们的手机、笔记本电脑和电动汽车提供动力的锂离子电池提供多5倍的能量,多年来一直吸引着电池研究者们,但有几个障碍一直困扰着它们的发展。 锂-空气电池的工作原理是:放电时,正极的锂结合和空气中的氧在负极上产生氧化锂,放电时,氧化锂还原成氧和锂。 遗憾的是,这种实验性的锂-空气电池并不能真正在自然环境中工作,因为锂离子与空气中的二氧化碳和水蒸气的反应使得正极锂氧化,负极上产生副产物。而这些副产物会使负极胶化,最终形成涂层包覆在电极上,导致电池失效。这些实验性电池依靠的是实验室环境(纯氧状态),因此氧气的可燃性风险限制了它们的实用性。 文章的作者之一,阿尔贡实验室杰出研究员Larry Curtiss说:“一些研究人员已经进行了锂-空气电池的尝试,但最终由于很差的循环性而失败。” UIC-Argonne团队已经克服这些挑战--通过“正极、负极和电解液”(电池的三要素)的独特结合来阻止正极氧化,负极集聚副产物,使得锂空气电池可以在自然环境中使用。 他们在阳极锂上涂上一层薄薄的碳酸锂,这样可以选择性地让阳极中的锂离子进入电解液,同时防止不需要的化合物到达阳极。 在锂-空气电池中,负极就是接收空气。在锂空气电池的实验设计中,氧气及其他气体一起组成空气通过隔膜(以碳为基础的海绵状晶格结构)进入电解液中。 Salehi-Khojin和他的同事用一种硫酸氢钼盐催化剂来涂覆这种晶格结构,又使用由离子液体和二甲亚砜(电解液常见组分)组成的独特电解液,来促进正极的锂和氧反应,减少锂与空气中其他元素的反应,进而提高电池效率。 Salehi-Khojin说:“我们通过重新设计电池的每一个部分来进行电池的架构改革,帮助我们实现想要的反应并阻止副反应。” UIC团队构造、测试、分析、描述每一个纽扣电池。此外,阿尔贡团队及加州州立大学的同事也对电池进行了计算分析。
  • 《我国科研人员在光伏电池制造领域取得新进展 》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-11-15
    • 记者11日从南京工业大学了解到,该校科研团队在光伏电池制造领域取得新进展,突破了用丝网印刷技术制备钙钛矿薄膜的关键技术。相关论文近日由国际学术期刊《自然》在线发表。 据介绍,钙钛矿是当前光伏电池领域的研究重点,与传统的多晶硅太阳能电池板相比,钙钛矿可以用来制造柔软的光伏薄膜。论文共同通讯作者、中国科学院院士黄维表示,这项成果提出了一种丝网印刷钙钛矿活性材料与器件的解决方案,相关的全丝网印刷器件具有工艺简便、稳定性高等优势。 “丝网印刷被认为是制造钙钛矿薄膜的理想技术路线。”论文共同通讯作者、南京工业大学柔性电子(未来技术)学院副院长陈永华教授说,丝网印刷技术已在产业界得到应用,但尚不能用于生产钙钛矿光活性层,解决这个问题的关键在于油墨。 2022年6月20日,这是南京工业大学陈永华教授团队用丝网印刷技术生产的钙钛矿光伏器件。(受访者供图) 论文共同第一作者、南京工业大学硕士研究生韩虎忱告诉记者,此次团队成功研制出黏度可控、组分可调、空气中可稳定保存的离子液体钙钛矿印刷油墨,解决了丝网印刷钙钛矿薄膜的技术难题,印刷出来的薄膜厚度、面积和图案均可精准控制。 “制造钙钛矿光伏器件通常涉及到五六种工艺,分别需要五六台设备。我们对生产流程进行了优化,用丝网印刷一种方法就可以生产出钙钛矿光伏电池的全部四个功能层,实现‘一锅炖’。”陈永华说。 实验结果显示,丝网印刷钙钛矿薄膜的印刷速率可达每秒20厘米以上,生产出的钙钛矿光伏器件,光电转化效率达14.98%。陈永华表示,目前团队已成功制备出边长15厘米的正方形薄膜,下一步将向制备边长50厘米的薄膜努力。