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环境透射电镜揭示锂氧电池的反应机理

2017年04月13日 18:03 次阅读

随着锂离子电池能量密度的提高,传统的“含锂氧化物/石墨”电池结构已经难以满足高比能量锂离子电池的需求。在众多的新型高比能量电池中,Li-O2电池是其中佼佼者,比能量可以达到900Wh/kg以上,远超现有的锂离子电池技术。Li-O2电池之所以有如此该的比能量主要是得益于其正极材料O2在空气中的储量几乎是“无限”的,因此正极的比容量也就是“无限”的,所以Li-O2电池容量的唯一的限制因素就是负极Li的数量。Li-O2电池的性能受到很多因素的影响,包括正极的反应机理、反应产物的形貌等因素都会对锂空气电池的放电特性产生较大的影响,而这些因素都主要依赖于电解液的选择。

环境透射电镜揭示锂氧电池的反应机理

来自美国西北太平洋国家实验室的Langli Luo等人近日利用环境透射电子显微镜对全固态Li-O2电池的反应机理进行了研究,研究显示在CNT表面首先形成LiO2化合物,随后该产物发生歧化反应生成Li2O2和O2,O2的释放生成了一个外层由Li2O构成,内层由Li2O2构成的中空球状结构。目前该型研究成果已经发表在了最新的Natural Nanotechnology杂志上。

环境透射电子显微镜能够在氧气环境下进行工作,从而使得在原子级别对锂氧电池的反应过程进行直接的观测成为可能。实验中Langli Luo利用载有纳米RuO2催化剂的CNT作为正极,金属Li作为负极,金属Li表层的Li2O作为固体电解质,电池结构如下图所示。

环境透射电镜揭示锂氧电池的反应机理

反应产物的形成过程如下图所示,从图上我们可以注意到,在反应开始不久后,就在三相界面出现了一个中空的球,随后这个球持续长大,从一开始直径50nm到最后生长到了200nm,随后该中空球结构开始收缩和坍塌。目前还不清楚,为何反应产物不形成固体颗粒或者是层状结构。为了对这其中的机理进行深入的理解,Langli Luo采用了局部电子衍射技术(SAED)对充放电过程中材料的相变进行了研究。

环境透射电镜揭示锂氧电池的反应机理

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发表于 2017-05-10 10:57 1435次阅读
锂离子电池的主要种类、制作工艺及其化学解析

电动汽车对锂离子电池为何还存在巨大需求

为了进一步降低成本,人们还以Na,Zn等替代金属Li,开发Na-O2和Zn-O2电池,目前这些技术还...

发表于 2017-05-09 08:15 485次阅读
电动汽车对锂离子电池为何还存在巨大需求

浅谈纳米技术在锂离子电池中的应用

随着技术的不断发展,锂离子电池的能量密度、功率密度也在不断的提高,这其中纳米技术做出了不可磨灭的贡献...

发表于 2017-05-02 11:54 701次阅读
浅谈纳米技术在锂离子电池中的应用

石墨烯基材料被看好,石墨烯基材料做电极材料的机遇...

近年来,高性能电化学储能装置的需求量大幅上升,于是很多学者都开始投入到对更卓越电极材料的开发和研究中...

发表于 2017-04-28 14:39 650次阅读
石墨烯基材料被看好,石墨烯基材料做电极材料的机遇...

石墨烯电池的原理是什么?石墨烯在锂离子电池负极材...

绿色”的能量储运体系已成为当前能源领域的关注热点,锂电作为其中重要的一个分支,其性能的提升是科研工作...

发表于 2017-04-21 16:38 2763次阅读
石墨烯电池的原理是什么?石墨烯在锂离子电池负极材...

常规锂电池导电剂材料对比与分析

随着锂电池的商品化越来越广泛,锂电池的电池在正极材料表面的充放电过程是当电池放电时候,处于孔中的锂离...

发表于 2017-04-21 08:40 863次阅读
常规锂电池导电剂材料对比与分析

锂离子电池新型负极材料的改进与研究

本文着重介绍了锂离子电池负极材料金属基(Sn基材料、Si基材料)、钛酸锂、碳材料(碳纳米管、石墨烯等...

发表于 2017-04-19 10:05 662次阅读
锂离子电池新型负极材料的改进与研究

禁止尺寸超手机电子产品乘客登机,美国又搞什么鬼?

据 多家媒体报道,美国当局今天通知中东和非洲的多家航空公司,称不久后这些航空公司的乘客将被禁止携带尺...

发表于 2017-03-23 09:12 318次阅读
禁止尺寸超手机电子产品乘客登机,美国又搞什么鬼?

通过MTK平台认证的希荻微HL7026快充芯片方...

MT8735平台是联发科专门为平板电脑打造的一颗64位极速四核处理器,A53全新架构,希荻微新推出的...

发表于 2017-03-08 17:00 834次阅读
通过MTK平台认证的希荻微HL7026快充芯片方...

锂电之父认为:锂电池不会是电池技术的终点

北京时间3月7日消息,据国外科技媒体phonearena报道,锂离子电池虽然目前应用广泛,但是这并不...

发表于 2017-03-07 08:53 962次阅读
锂电之父认为:锂电池不会是电池技术的终点

“锂离子电池之父”再出山 发明全新固态电池

电池行业已经多年没有长足进步了。智能手机技术日新月异,电动汽车越来越流行,但受制于锂电池有限的容量,...

发表于 2017-03-06 09:27 1515次阅读
“锂离子电池之父”再出山 发明全新固态电池

车用锂离子动力电池系统的安全性剖析

中国“十二五”规划大力支持以电动汽车为主的新能源汽车新兴产业。然而以热失控为特征的锂离子电池系统的安...

发表于 2017-02-27 14:41 382次阅读
车用锂离子动力电池系统的安全性剖析