Kontaktiere uns
Tel .: + 86-755-25629920
Fax: + 86-755-25629925
Mob: +8613828897550
E-Mail: sales@himaxelectronics.com
Adresse: Gebäude C, Huaming Industriepark, Huaming Road, Dalang, Longhua, Shenzhen China
Startseite > News > Inhalt
Chemiker machen Durchbruch auf dem Weg zur Schaffung einer wiederaufladbaren Lithium-Sauerstoff-Batterie
Aug 31, 2018

Chemiker machen den Durchbruch auf dem Weg zur wiederaufladbaren Lithium-Sauerstoff-Batterie

 

Datum: 23. August 2018

Quelle: Universität von Waterloo

Zusammenfassung:

Chemiker haben zwei der schwierigsten Probleme im Zusammenhang mit Lithium-Sauerstoff-Batterien erfolgreich gelöst und dabei eine funktionierende Batterie mit fast 100 Prozent Coulomb-Effizienz entwickelt. Die neue Arbeit zeigt, dass die Vier-Elektronen-Umwandlung für die Lithium-Sauerstoff-Elektrochemie hoch reversibel ist. Das Team erreicht erstmals die Vier-Elektronen-Umwandlung, die die Elektronenspeicherung von Lithium-Sauerstoff-Batterien, auch Lithium-Luft-Batterien genannt, verdoppelt.

180823143913_1_540x360.jpg

Bildnachweis: © vchalup / Fotolia

Chemiker der University of Waterloo haben erfolgreich zwei der schwierigsten Fragen rund um Lithium-Sauerstoff-Batterien gelöst und dabei eine funktionierende Batterie mit nahezu 100 Prozent Coulomb-Effizienz entwickelt.

Die neue Arbeit, die diese Woche in Science erscheint , beweist, dass die Vier-Elektronen-Umwandlung für die Lithium-Sauerstoff-Elektrochemie hoch reversibel ist. Das Team erreicht erstmals die Vier-Elektronen-Umwandlung, die die Elektronenspeicherung von Lithium-Sauerstoff-Batterien, auch Lithium-Luft-Batterien genannt, verdoppelt.

"Es gibt Einschränkungen aufgrund der Thermodynamik", sagte Linda Nazar, Kanadas Forschungsleiter für Festkörper-Energie-Materialien und leitender Autor des Projekts. "Dennoch hat sich unsere Arbeit mit grundlegenden Fragen befasst, die die Menschen seit langem zu lösen versuchen."

Die hohe theoretische Energiedichte von Lithium-Sauerstoff (Li-O 2 ) -Batterien und ihr relativ geringes Gewicht haben sie zum Heiligen Gral der wiederaufladbaren Batteriesysteme gemacht. Aber lang anhaltende Probleme mit der Chemie und Stabilität der Batterie haben sie zu einer rein akademischen Kuriosität gemacht.

Zwei der gravierenderen Probleme betreffen das Zwischenprodukt der Zellchemie (Superoxid, LiO 2 ) und das Peroxidprodukt (Li 2 O 2 ), das mit der porösen Kohlenstoffkathode reagiert, wodurch die Zelle von innen abgebaut wird . Zusätzlich verbraucht das Superoxid den organischen Elektrolyten, was die Zykluslebensdauer stark einschränkt.

Nazar und ihre Kollegen wechselten den organischen Elektrolyten zu einem stabileren anorganischen geschmolzenen Salz und die poröse Kohlenstoffkathode zu einem bifunktionellen Metalloxidkatalysator. Durch den Betrieb der Batterie bei 150 ° C fanden sie, dass das stabilere Produkt Li2O anstelle von Li2O2 gebildet wurde . Dies führt zu einer hoch reversiblen Li-Sauerstoff-Batterie mit einer Coulomb-Effizienz von nahezu 100%.

Durch die Speicherung von O 2 als Lithiumoxid (Li 2 O ) anstelle von Lithiumperoxid (Li 2 O 2 ) erreichte die Batterie nicht nur hervorragende Ladeeigenschaften , sondern erreichte den maximalen Vier-Elektronen-Transfer im System und erhöhte den theoretischen Energiespeicher um 50 Prozent .

"Indem wir den Elektrolyten und den Elektrodenhost austauschen und die Temperatur erhöhen, zeigen wir, dass das System bemerkenswert gut funktioniert", sagte Nazar, der auch Universitätsprofessor am Department of Chemistry at Waterloo ist.