- 美國科學家研制出一種新式碳纖維鋰空氣電池
- 其能量密度是現(xiàn)在廣泛應用于手機、汽車中可充電鋰離子電池的4倍
美國科學家研制出一種新式碳纖維鋰空氣電池,其能量密度是現(xiàn)在廣泛應用于手機、汽車中可充電鋰離子電池的4倍。
據(jù)美國物理學家組織網報道,美國科學家研制出一種新式碳纖維鋰空氣電池,其能量密度是現(xiàn)在廣泛應用于手機、汽車中可充電鋰離子電池的4倍,該研究發(fā)表在最新一期《能源和環(huán)境科學》雜志上。
去年,由麻省理工學院(MIT)機械工程和材料科學與工程系教授楊紹紅(音譯)領導的科研團隊,通過使用稀有金屬晶體,改進了鋰空氣電池的能量密度。從理論上來講,鋰空氣電池的能量密度大于鋰離子電池,因為,它用一個多孔的碳電極取代了笨重的固態(tài)電極,碳電極能通過從漂過其上方的空氣中捕獲氧氣來存儲能量,氧氣與鋰離子結合在一起會形成氧化鋰。
最新研究朝前邁進了一步,制造出的碳纖維電極比其他碳電極擁有更多孔隙,因此,當電池放電時,有更多孔隙來存儲固體氧化鋰。
該論文的合作者、MIT材料科學與工程系研究生羅伯特-米切爾表示:“我們利用化學氣相沉積過程種植了垂直排列的碳納米纖維陣列,這些像毯子一樣的陣列就是導電性高、密度低的儲能‘支架’。”
另一名研究人員、MIT機械工程系的研究生貝塔·加蘭特解釋道,在放電過程中,過氧化鋰粒子會出現(xiàn)在碳纖維上,碳會增加電池的重量,因此,讓碳的數(shù)量最小、為過氧化鋰留出足夠的空間非常重要,過氧化鋰是鋰空氣電池放電過程中形成的活性化學物質。楊紹紅表示:“我們新制造出的像毯子一樣的材料擁有90%以上的孔隙空間,其能量密度是同樣重量的鋰離子電池的4倍。而去年我們已經證明,碳粒子能被用來為鋰空氣電池制造有效的電極,但那時的碳結構只有70%的孔隙空間。”
科學家們指出,因為這種碳纖維電極碳粒子的排列非常有序,而其他電極中的碳粒子非?;靵y,因此,比較容易使用掃描式電子顯微鏡來觀察這種電極在充電中間狀態(tài)的行為,這有助于他們改進電池的效能,也有助于解釋為什么現(xiàn)有系統(tǒng)在經過多次充電放電循環(huán)后,性能會下降。但將這種碳纖維鋰空氣電池商品化還需進一步研究。