德克萨斯大学达拉斯分校的一名研究人员发现,手机和汽车电池的寿命可能是现有电池的5倍。
Erik Jonsson工程与计算机科学学院的材料科学与工程教授Kyeongjae Cho博士发现了锂空气电池的新催化剂材料,从而启动了扩大电池容量的努力。该研究发表在自然能源。
“锂-空气电池前景广阔。然而,尽管世界各地的研究团体正在进行积极的研究,但这些承诺并没有在现实生活中实现,”Cho说。“所以这是非常令人兴奋的进展。(德克萨斯大学达拉斯分校研究生)郑永平和我们的合作团队已经证明,这个问题是可以解决的。希望这一发现能重振这一领域的研究,并为进一步发展创造动力。”
锂-空气(或锂-氧)电池从空气中“呼吸”氧气,为释放电能的化学反应提供动力,而不是像锂离子电池那样在内部储存氧化剂。正因为如此,锂-空气电池拥有可与汽油媲美的能量密度——其理论能量密度高达目前锂离子电池的10倍,这赋予了它们储存可再生能源的巨大潜力,特别是在移动设备和电动汽车等应用领域。
例如,锂-空气电池的成本和重量是目前市场上电池的五分之一,它可以让电动汽车一次充电行驶400英里,手机可以在不充电的情况下持续一周。
Cho表示,尽管各大企业和大学都做出了努力,但迄今为止,提高锂-空气电池容量的实际尝试并未取得很大成效。到目前为止,这些尝试的结果都是效率低、速率性能差、不稳定和不必要的化学反应。
Cho和郑介绍了新的研究,重点是电池内部的电解质催化剂,当与氧气结合时,会产生化学反应,从而创造电池容量。他们说,与传统的固体催化剂相比,溶解型催化剂具有显著的优势,一般表现出更高的效率。特别是,他们发现只有某些有机材料可以被用作可溶性催化剂。
基于这样的背景,Cho和Zheng与首尔国立大学的研究人员合作,为锂-空气电池创造了一种名为二甲phenazine的新型催化剂,这种催化剂具有更高的稳定性和更高的电压效率。
郑说:“这种催化剂应该能使锂-空气电池成为一种更实用的能源存储解决方案。”
根据Cho的说法,他的催化剂研究应该会为技术的进一步进步打开大门。但他表示,这项研究可能需要5到10年的时间才能转化为可用于消费设备和电动汽车的新电池。
Cho表示,他一直在为汽车制造商和电信公司提供研究更新,并表示有人对他的研究感兴趣。
他说:“汽车和移动设备电池面临着严峻的挑战,因为它们需要更高的容量。”
“这是重要的一步,”Cho说。“希望它能重振人们对锂-空气电池研究的兴趣,创造动力,让这成为现实,而不仅仅是一项学术研究。”
这项研究的共同作者包括以首尔国立大学Kisuk Kang博士为首的研究人员。该研究得到了现代汽车公司和韩国国立研究财团的资助。
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