增强Li-O2囊细胞超过860Wh kg-1以O2丰富的局部高度电解质
Zhang Wen1, Yiwen Liu1, Kaiwen Li1
1Center of Energy Storage Materials & Technology, College of Engineering and Applied Sciences, Jiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materials, National Laboratory of Solid-State Microstructures and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China.
研究人员开发了一种富含氧的电解质,用于氧电池. 这项创新增强了厚阴极中的氧气扩散,提高了电池容量,并为实际应用提供了更高的能量密度.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 氧电池 (LOB) 提供高的理论特定能量,使其成为下一代存储的前景.
- 厚厚的阴极对于LOB的高面积容量是必要的,但由于氧气扩散差,限制了实际性能.
- 低效的氧气扩散导致排放能力明显低于理论上可能的.
研究的目的:
- 为了应对氧电池厚阴极中有限的氧气扩散的挑战.
- 提高LOBs的实际放电能力和能量密度.
- 为了提高正极空间的利用率,并保护阳极.
主要方法:
- 开发和应用一种富含氧的局部高度电解质 (LHCE).
- 使用O2丰富的LHCE制造和测试带有厚阴极的LOB (10 mg cm-2).
- 分析放电容量,产品分布,固体电解质相间稳定性和袋式电池的特定能量.
主要成果:
- 使用O2丰富的LHCE的LOB实现了令人印象深刻的放电能力:50.4 mAh cm−2在0.1 mA cm−2,27.1 mAh cm−2在0.3 mA cm−2和20.3 mAh cm−2在0.5 mA cm−2.
- 排放产品 (Li2O2) 在厚阴极内均分布,表明有效利用空间.
- 稳定的固体电解质相间形成,保护阳极免受氧气腐蚀.
- 一个初级的Li-O2袋式电池实现了860.6Wh kg-1.1的特定能量.
结论:
- 富含O2的LHCE策略有效地克服了厚厚的LOB阴极中的氧气扩散限制.
- 这种方法显著提高了放电能力,改善了阴极材料的利用率,并稳定了阳极.
- 在袋式电池中实现的高特异能证明了氧电池实际应用的可行途径.
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