Опубликовано

Новая гибридная Li-ion / кислородная батарея предлагает больше энергии и мощности

 Li-ion / кислородная батарея

Команда из Университета Сычуань в Китае предлагает новую литиево-ионную / кислородную гибридную аккумуляторную систему, которая использует преимущества и минимизирует недостатки как литиево-ионных батарей (LIB), так и литиево-кислородных батарей (LOB).

Как описано в документе в журнале RICS Chemical Communications , LOB-элемент поддерживает высокую энергоемкость (для расширенного пробега транспортных средств) и высокую выходную мощность, тогда как компонент LIB компенсирует недостатки в цикле жизни элемента LOB.

Хотя литий-ионный аккумулятор (LIB) играет жизненно важную роль на потребительском рынке, а современная LIB может выдавать энергию до ~ 260 Wh*kg-1, она все еще неудовлетворительна для будущих потребностей в некоторых высоких потребителях энергии, таких как электрические транспортные средства (EV). Разработка вне LIB-систем - это способ удовлетворения насущной необходимости. Из-за сверхвысокой емкости (3860 мАч*г-1 ) и самого низкого электрохимического потенциала (-3,04 В по сравнению с стандартным водородным электродом) литиевого металла и неисчерпаемого окружающего кислорода литий-кислородная батарея (LOB) обладает чрезвычайно высокой теоретической энергией от ~ 3500 Wh kg-1, что в 10 раз выше, чем у коммерческого LIB, что демонстрирует большой потенциал как аккумулятор высокой энергоемкости следующего поколения.

Тем не менее, его широкое применение связано с рядом существующих проблем, таких как плохая эффективность циклов заряд-разряд, неудовлетворительный жизненный цикл, анодная коррозия, неустойчивые катоды и электролиты, а также дорогостоящие катализаторы из благородных металлов (Ag, Ru , Au, Pt и Pd), которые обычно используются для улучшения переноса заряда реакции восстановления кислорода (ORR) и реакции выделения кислорода (OER). На наш взгляд, на основе современных технологий эти проблемы не будут решены в течение длительного времени.

 

... Здесь мы предлагаем новую литиевую ионно-кислородную гибридную аккумуляторную систему путем параллельного соединения LIB и LOB, которая обладает характеристиками как LIB, так и LOB, компенсируя недостатки друг друга.

-Mu et al.

Команда Сычуань использовала LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 (NCM) и углеродных материалов в качестве катодов LIB и LOB соответственно. Два катода соединены друг с другом внешними цепями в качестве катода аккумуляторной системы и имеют общий анод.

При низкой скорости, когда компонент LIB не мог удовлетворить поставку энергии, LOB-часть автоматически воспроизводила роль расширенного диапазона через ORR. При высокой скорости, когда LIB-часть не могла выполнить высокомощную доставку, LOB-часть могла также рассматриваться как LOC, чтобы автоматически обеспечивать переходную выходную мощность как через EDLC, так и с псевдодатчиком Faradaic (т.е. ORR) благодаря поглощению O2 на поверхности O2 -катод-активного материала из-за его высокой площади поверхности.

После высокой мощности ячейки LOC (LOB) могут заряжаться спонтанно LIB-частью, что значительно облегчает регенерацию мощности гибридной системы.

... учитывая низкую цикличность LOB-части и приоритет разряда LIB-части, мы предположили, что в практическом применении LIB-часть должна использоваться как можно больше, чтобы компенсировать недостаток LOB-части. В то время как для улучшения электрохимической эффективности LOB необходимы дополнительные исследования.

Эта работа демонстрирует, что предлагаемая нами ионно-кислородная гибридная аккумуляторная система на основе лития является перспективным устройством для будущих электромобилей.

-Mu et al.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.