超高功率密度电池背后的新型化学

【资料图】

伊利诺伊理工学院化学工程助理教授MohammadAsadi在《科学》杂志上发表了一篇论文，描述了他新颖的锂空气电池设计背后的化学原理。这些见解将使他能够进一步优化电池设计，并有可能达到远远超过当前锂离子技术的超高功率密度。

电池设计有可能每公斤储存一千瓦时或更高——是锂离子电池技术的四倍，这将对电气化交通工具产生变革，尤其是飞机、火车和潜艇等重型车辆。

Asadi的目标是制造一种固态电解质电池，与液态电解质电池相比，它具有安全性和能源优势，并寻求一种与他一直在开发的用于锂空气电池的阴极和阳极技术兼容的选择。

他选择了聚合物和陶瓷的混合物，这是两种最常见的固体电解质，但两者都有缺点。通过将它们结合起来，Asadi发现他可以利用陶瓷的高离子电导率以及聚合物的高稳定性和高界面连接性。

结果允许使电池发挥作用的关键可逆反应——二氧化锂的形成和分解——在室温下以高速率发生，这是锂空气电池中的首次证明。

正如科学论文中所述，阿萨迪进行了一系列实验，证明了这种反应如何发生背后的科学原理。

“我们发现固态电解质贡献了大约75%的总能量密度。这告诉我们还有很大的改进空间，因为我们相信我们可以在不影响性能的情况下最大限度地减少厚度，这将使我们能够实现非常非常高的能量密度，”Asadi说。

这些实验是与伊利诺伊大学芝加哥分校和阿贡国家实验室合作进行的。Asadi表示，他计划与行业合作伙伴合作，因为他现在正朝着优化电池设计和制造工程的方向努力。

“这项技术是一项突破，它为将这些技术推向市场打开了一扇巨大的可能性之窗，”阿萨迪说。