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纳米电极-锂离子和氧气之间的反应在锂空气电池的阴极上发生

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但是,在鋰空氣電池實現商業化之前,還面臨很多挑戰。例如,鋰空氣電池釋放能量的速度不如鋰離子電池快,意味著採用鋰離子電池的電動汽車無需充電,就可以行駛得更遠,但是必須開得非常慢。此外,此類電池不太穩定,需要經常更換。

電池有兩個電極,陽極和陰極。鋰離子和氧氣之間的反應在鋰空氣電池的陰極上發生,Shanmugam及其團隊研發了一個由鎳鈷硫化物納米薄片製成的陰極,該納米薄片放置於摻雜了硫的多孔石墨烯上。

韓國大邱慶北科學技術院的化學家Sangaraju Shanmugam表示:“採用鋰離子電池的電動汽車的續航里程大約是300公里,意味著車輛很難往返於首爾和釜山之間,因此我們研究鋰空氣電池,因為此種電池能夠存儲更多能量,從而提供更長的續航里程。”

研究人員研發的電池顯示出高放電容量,同時在兩個多月內,該電池的性能還保持原來一樣,容量也沒有下降。

Shanmugam和同事們把研究重點放在提高鋰空氣電池的容量上,催化鋰離子與氧氣之間的反應,促進能量釋放,改善充電過程。

蓋世汽車訊 據外媒報道,韓國大邱慶北科學技術院(DGIST)的研究人員正在改進鋰空氣電池的性能,讓電動汽車更加容易普及。該電池會在需要充電之前,利用氧氣延長運行時間。在最新發表的論文中,研究人員描述瞭如何在摻雜了硫的石墨烯上利用鎳鈷硫化物納米薄片製造電極,從而生產出具有高放電容量的長壽命電池。

(圖片來源:大邱慶北科學技術院)

該團隊的下一步計劃是通過研究電極的充放電行為及其錶面特征,以改進鋰空氣電池其他方面的性能。Shanmugam表示:“一旦我們獲得了電池所有部分的核心技術,並結合起來,就有可能開始製造電池原型。”

該電池得以成功有幾個因素,首先,石墨烯中大小不一的孔隙為該化學反應的發生提供了大量的空間。此外,硫化鎳鈷催化劑薄片對此化學反應有豐富的活性位點。此類薄膜還形成了一層保護層,讓電極更加堅固。最後,石墨烯摻雜了硫,孔隙之間具有互聯性,改善了電池中電荷的傳輸。