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制約鋰氧電池實(shí)用化的重要參數(shù)是什么?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2018年05月16日  

  鋰空電池技術(shù)一直是受到人們重視的熱點(diǎn)技術(shù),其理論能量密度高得到了大家的一致期待,但是該技術(shù)的問(wèn)題和挑戰(zhàn)也一直非常多。更有不少業(yè)內(nèi)人士指出:“鋰空氣電池結(jié)合了燃料電池和鋰離子電池的缺點(diǎn)”、“反應(yīng)副反應(yīng)太多”等一系列問(wèn)題。在這里,筆者也想基于此文進(jìn)展和工業(yè)界對(duì)于電池技術(shù)的期望,簡(jiǎn)單展望一下鋰空電池技術(shù)的前景。


  增加了保護(hù)層,該層實(shí)際上是以增大了內(nèi)阻(增加初始極化)的代價(jià)換取了穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。因此我們可以看到,在低反應(yīng)電流的條件下,第一周循環(huán)的極化電壓差較大(0.88V),而隨著循環(huán)進(jìn)行體系性能進(jìn)一步發(fā)生了衰減,50周后為1.3V,550周后為1.62V。對(duì)比之下,在小電流下商用的鋰離子電池常常只有0.1V左右的過(guò)電勢(shì),仍然可以明顯說(shuō)明鋰空電池技術(shù)距離實(shí)用化的距離。


  鋰空電池這樣大的極化對(duì)應(yīng)到的能量轉(zhuǎn)化效率實(shí)際上只有60~70%,這對(duì)于實(shí)際使用來(lái)說(shuō)還是一個(gè)非常難以接受的數(shù)據(jù),對(duì)于動(dòng)力電池方面尤其如此。另外,與很多納米相關(guān)的研究方向一樣,鋰空電池的研究成果對(duì)于體積比能量(Wh/L)的報(bào)道也很少,而這一參數(shù)對(duì)于動(dòng)力電池領(lǐng)域也是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)。在此再次援引JEFFDAHN教授的報(bào)告中的內(nèi)容,其指出鋰空電池的理論體積比能量是3400Wh/L(大約是鋰離子電池的三倍),因此在這方面雖然有優(yōu)勢(shì),但是并不如想像那么大。而如果考慮到鋰負(fù)極應(yīng)用時(shí)需要的鋰過(guò)量,可能優(yōu)勢(shì)就更小了。因此鋰空技術(shù)的實(shí)用化,也需要鋰金屬電極技術(shù)的進(jìn)步。

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  鋰空與鋰離子電池的體積比能量對(duì)比(理論值),摘自JeffDahn的報(bào)告《ElectricallyRechargeableMetal-airBatteriesComparedtoAdvancedLithium-ionBatteries》


  另外在該文中,似乎完全沒(méi)有提及質(zhì)量比能量(單位Wh/kg)。要知道做鋰空,我們“圖的”就是高比能量——因?yàn)殇嚳盏钠渌阅芷鋵?shí)并不理想。因此我們也非常期望作者能有進(jìn)一步的工作放出,給我們這方面的信息和指導(dǎo)。另外,二次鋰空電池的成功使用仍然不能擺脫對(duì)于合適的ORR/OER的催化劑的依賴,而能找到能同時(shí)勝任這兩個(gè)功能的材料就更是困難。


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