科学家称赞新型电池能量密度是锂离子的 4 倍

科学家称赞新型电池能量密度是锂离子的 4 倍

美国阿贡技术研究中心的科学家和工程师表示，他们已经开发出一种新型电池，据称其能量密度是锂离子电池的四倍。

伊利诺伊理工学院 ( IIT ) 和美国能源部 ( DOE ) 阿贡国家实验室的研究人员表示，这种新型电池可以为电动汽车提供超过 1000 英里（1600 公里）的动力，并且有朝一日还可以用于为家庭供电飞机和长途卡车。


“这种锂空气电池的主要新成分是固体电解质，而不是通常的液体电解质，”Argonne 在一份新闻稿中说。

“ 采用固体电解质的电池化学物质可以将能量密度提高四倍，比 锂离子电池高出四倍，这意味着更长的行驶里程。”

锂空气电池
存储的电子越多意味着能量密度越高
阿贡杰出研究员 Larry Curtiss 表示，锂空气电池的预计能量密度是锂离子以外的下一代电池所考虑的所有电池技术中最高的。


“十多年来，阿贡和其他地方的科学家一直在加班加点地开发一种利用空气中氧气的锂电池，”柯蒂斯说。

Argonne 说，在过去的锂空气设计中，锂金属阳极中的锂在放电过程中通过液体电解质与氧气结合，在阴极产生过氧化锂 (Li 2 O 2 ) 或超氧化物( LiO 2 ) 。

然后，过氧化锂或超氧化物在充电过程中分解成锂和氧成分。这种化学序列按需储存和释放能量。

Argonne 表示，新型固体电解质由陶瓷聚合物材料组成，该材料由纳米颗粒形式的相对便宜的元素制成。这种新型固体能够在放电时产生产生氧化锂 (Li 2 O) 的化学反应。

“超氧化锂或过氧化锂的化学反应仅涉及每个氧分子存储的一到两个电子，而氧化锂的化学反应涉及四个电子，”阿贡化学家 Rachid Amine 说。

Argonne 表示，新的锂空气设计是第一个在室温下实现四电子反应的锂空气电池。它还使用周围环境的空气供应的氧气进行操作。

用空气运行的能力避免了氧气罐的运行，Argonne 说这是早期设计的一个问题。


“随着进一步的发展，我们预计我们的锂空气电池新设计也将达到创纪录的每公斤 1200 瓦时的能量密度，”柯蒂斯说。“这几乎是锂离子电池的四倍。”

相比之下，特斯拉新推出的 4680 电池的能量密度为 272-296 Wh/kg，按照现行标准，这已经算是非常高了。如果密度是该密度的 4 倍，新电池将开启各种可能性，包括一次充电可以飞行 1000 多公里的飞机。