美国PNNL机构研发出能量密度更高的锂空气电池负极

2011-11-18      713 次浏览

美国太平洋西北国家实验室(PNNL)是美国的九个国家实验室之一,日前,为其工作的张基广实验小组宣布了基于工业用途的锂电池负极新材料——功能石墨烯的问世。
    功能化石墨烯是这样一种物质,它用于锂空气电池的负极,可带来极高的锂空气电池容量,之所以如此是因为该材料极大地减轻了空气电极(正极,空气进入通道)阻塞问题。而旧有的石墨烯反应产物会沉淀,最终阻塞氧气通道。
    新的石墨烯是双峰(微米和纳米)结构。其中,微米孔隙可加速氧气扩散,而纳米孔隙可加速反应过程,避免大量的沉淀物生成,“快速”反应与“快速”扩散就防止了放电过程中的沉淀物阻塞,从而使锂电池获得更高的能量密度,如果换算成质量比容量,则为1500mAh/g。
    该石墨烯还可以自己形成纳米级颗粒,这就是它被称为“功能”石墨烯的原因,这更进一步从结构上保证了锂空气电池获得稳定的容量。
    目前,这种功能石墨烯技术被人们期望用于汽车用的锂空气电池,因为锂空气电池的理论能量密度是普通锂离子电池的10倍,用于汽车则可以达到3倍的水平,这就要求能量储存系统要超过锂离子电池。
    锂空气电池的正极材料是空气,不被储存在电池中,决定容量的主要是负极材料,锂金属作为阳极,容量10倍于传统石墨阳极,显著减少了电池的重量和成本,功能石墨烯的投入使其获得长寿命成为可能。
    但这仅仅是可能,功能石墨烯目前还处于实验室阶段,要想获得大规模应用,必须解决锂电池充电的化学反应可逆性、电解质稳定性以及锂枝晶生成等锂离子电池早已解决的技术问题

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