《電子技術(shù)應(yīng)用》
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美發(fā)明碳纖維鋰空氣電池 能量是鋰離子電池4倍

2011-08-08

  美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的科學(xué)家們研制出了一種新式碳纖維鋰空氣電池,,其能量密度是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于手機(jī),、汽車中可充電鋰離子電池的4倍,該研究發(fā)表在最新一期《能源和環(huán)境科學(xué)》雜志上,。

  去年,,由麻省理工學(xué)院機(jī)械工程和材料科學(xué)與工程系教授楊紹紅(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì),通過(guò)使用稀有金屬晶體,,改進(jìn)了鋰空氣電池的能量密 度,。從理論上來(lái)講,鋰空氣電池的能量密度大于鋰離子電池,,因?yàn)?,它用一個(gè)多孔的碳電極取代了笨重的固態(tài)電極,碳電極能通過(guò)從漂過(guò)其上方的空氣中捕獲氧氣來(lái) 存儲(chǔ)能量,,氧氣與鋰離子結(jié)合在一起會(huì)形成氧化鋰,。

  最新研究朝前邁進(jìn)了一步,制造出的碳纖維電極比其他碳電極擁有更多孔隙,,因此,,當(dāng)電池放電時(shí),有更多孔隙來(lái)存儲(chǔ)固體氧化鋰,。

  該論文的合作者,、MIT材料科學(xué)與工程系研究生Robert Mitchell表示:“我們利用化學(xué)氣相沉積過(guò)程種植了垂直排列的碳納米纖維陣列,,這些像毯子一樣的陣列就是導(dǎo)電性高、密度低的儲(chǔ)能‘支架’,。”

  另一名研究人員,、MIT機(jī)械工程系的研究生貝塔·加蘭特解釋道,在放電過(guò)程中,,過(guò)氧化鋰粒子會(huì)出現(xiàn)在碳纖維上,,碳會(huì)增加電池的重量,因此,,讓碳的數(shù) 量最小,、為過(guò)氧化鋰留出足夠的空間非常重要,過(guò)氧化鋰是鋰空氣電池放電過(guò)程中形成的活性化學(xué)物質(zhì),。楊紹紅表示:“我們新制造出的像毯子一樣的材料擁有 90%以上的孔隙空間,,其能量密度是同樣重量的鋰離子電池的4倍。而去年我們已經(jīng)證明,,碳粒子能被用來(lái)為鋰空氣電池制造有效的電極,,但那時(shí)的碳結(jié)構(gòu)只有 70%的孔隙空間。”

  科學(xué)家們指出,,因?yàn)檫@種碳纖維電極碳粒子的排列非常有序,,而其他電極中的碳粒子非常混亂,,因此,,比較容易使用掃描式電子顯微鏡來(lái)觀察這種電極在充電 中間狀態(tài)的行為,這有助于他們改進(jìn)電池的效能,,也有助于解釋為什么現(xiàn)有系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)多次充電放電循環(huán)后,,性能會(huì)下降。但將這種碳纖維鋰空氣電池商品化還需進(jìn) 一步研究,。

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