强大的新电池可以帮助引入绿色电网

强大的新电池可以帮助引入绿色电网

稳定的锂 - 氧电池可以帮助储存可再生能源,可以在需要时将其输送到电网。

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强大的新电池可以帮助引入绿色电网

锂离子电池为我们的智能手机和汽车提供动力。 但他们最有希望的替代品之一是锂 - 氧电池,理论上可以存储10倍的电量。 唯一的问题是:它们在少量充电周期后就会崩溃。 现在,研究人员已经发现,在高温下运行它们以及其他一些修复 - 可以将它们推至至少150个循环。 虽然它们在电话中太热了,但是铁路汽车大小的锂氧电池有朝一日可以支撑绿色能源网,存储多余的风能和太阳能并按需提供。

“这非常令人鼓舞,”剑桥麻省理工学院(麻省理工学院)化学物理学家杨绍恩说,他没有参与这项工作。 但是她和其他人警告说,新电池在被考虑进入大众市场之前必须证明自己已经过了很多次。

与锂离子电池相似,锂 - 氧电池由两个电荷存储电极组成,这两个电荷存储电极由液体电解质隔开,锂离子在充电和放电过程中通过液体电解质流动。 当放电时,锂原子将电子释放到带正电的电极或阳极,留下带正电的锂离子流过电解质到达带负电的阴极。 在那里,它们与空气中的氧反应,最终形成过氧化锂(Li 2 O 2 ),这种化合物随着时间的推移会撕裂电解质。 该反应还会产生一种甚至更具活性的化合物,称为超氧化物,这使得多个电池组件无用。

近年来,研究人员试图设计出能够耐受Li 2 O 2和超氧化物的电解质,但收效甚微。 “人们濒临放弃希望,”加拿大滑铁卢大学的化学家Linda Nazar说。

但是2年前,一组美国研究人员提出了突破性的第一个提示。 他们测试了另一种替代电解质,这种电解质由盐的组合制成,在加热时变成液体。 这种熔盐经受住了Li 2 O 2和超氧化物的破坏,但电池的碳基阴极仍然成为受害者。

现在,纳扎尔和她的同事又迈出了一步。 他们保留了熔盐电解质,但用镍基版本取代了碳阴极。 他们还将电池的工作温度提高到150°C。 这种组合不是产生Li 2 O 2和超氧化物,而是产生Li 2 O,这是一种不会破坏电解质或其他任何物质的稳定化合物。 Nazar和她的同事今天在“ 科学”杂志上报道说,电池 。 “这表明,如果我们在框外思考,就有进步的空间,”麻省理工学院机械工程师Betar Gallant说,他没有参与新工作。

但她和Shao-Horn都警告说,锂氧电池还有很长的路要走,才能有机会震撼市场。 最重要的是,Gallant说,电池需要进行更多周期测试,以确保它们不会成为早期测试中未出现的其他类型降解的牺牲品。 如果出现这种情况,它可能会迎来电池和绿色能源技术的新时代。