美國鋰空氣電池：具有改進(jìn)的能量和穩(wěn)定性能

導(dǎo)讀：美國的科學(xué)家展示了一種鋰空氣電池，該電池具有改進(jìn)的能量和穩(wěn)定性能，這歸功于使用了三磷化鉬作為充電和放電反應(yīng)的催化劑。

鋰氧或鋰空氣電池是改善當(dāng)今儲能技術(shù)的眾多途徑之一。鋰及其他金屬空氣電池因其具有高能量密度的潛力而在研究中受到青睞，然而，低效率和較差的循環(huán)壽命已證明在開發(fā)該技術(shù)時要克服許多困難。

提高性能的一種方法是使用催化劑加速電極上的反應(yīng)。然而，尋找一種既能加快充電和放電速度又能加快速度的材料提出了進(jìn)一步的挑戰(zhàn)，迄今為止報道的許多工作催化劑都依賴于價格昂貴的昂貴材料，包括鉑和金。

由伊利諾斯理工學(xué)院（IIT）領(lǐng)導(dǎo)的州立科學(xué)家在最近發(fā)表的一篇論文中說：“設(shè)計一種高活性催化劑，使能量屏障（過量輸入能量）最小化，從而在陰極形成和分解二氧化鈦納米粒子，是這項技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。”

IIT的小組著手設(shè)計這種催化劑。在以前的研究中，三偏磷化鉬（Mo3P）有望作為類似反應(yīng)的催化劑，因此評估其在鋰空氣電池中的性能為起點(diǎn)。該小組制造了一個定制設(shè)計的三電極電池，然后是一塊完整的鋰空氣電池。這項工作在《先進(jìn)材料》上發(fā)表的論文《三偏磷化鉬納米顆粒上的動力學(xué)穩(wěn)定的氧化物覆蓋層使鋰－空氣電池具有較低的超電勢和長的循環(huán)壽命》中有完整的描述。

使用三偏磷化鉬催化劑，電池在80毫伏（mV）和270毫伏（mV）的放電和充電超電勢下運(yùn)行，這是鋰空氣電池中最低的。1200次循環(huán)后，電池還保持了接近其初始性能的100％。

對性能的仔細(xì)分析表明，在循環(huán)期間在陽極周圍形成了穩(wěn)定的碳酸鋰（Li2CO3）層，從而防止了與空氣和電解質(zhì)中的組分發(fā)生其他不希望的反應(yīng)。催化劑還形成一層氧化鉬（MoO），從而進(jìn)一步提高了電池的性能。

但是，經(jīng)過1000次循環(huán)后，電池開始失去性能，該組將其歸因于電荷氧化還原介體的失活。然而，他們堅信通過進(jìn)一步的工作，三偏磷化鉬催化劑對于儲能可能是一個有希望的發(fā)展。該論文總結(jié)說：“開發(fā)的表面重建的三偏磷化鉬催化劑具有動力學(xué)穩(wěn)定的氧化覆層，為可持續(xù)儲能系統(tǒng)的發(fā)展提供了巨大的希望，這歸因于其在鋰空氣電池組電池中發(fā)現(xiàn)的獨(dú)特的電子和結(jié)構(gòu)特性?！?/p>

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