鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:943次 | 2020年04月29日
鋰空氣電池以二維材料為催化劑,能讓電動(dòng)汽車充一次電跑80
目前,裝備鋰離子電池的電動(dòng)汽車每次充電平均可行駛約160公里,但伊利諾大學(xué)芝加哥分校新研究表明,隨著結(jié)合過渡金屬二硫?qū)倩餅榇呋瘎┑匿嚳諝怆姵貑柺?,未來電?dòng)汽車每次充完電可以暢跑將近800公里。
目前,裝備鋰離子電池的電動(dòng)汽車每次充電平均可行駛約160公里,但伊利諾大學(xué)芝加哥分校新研究表明,隨著結(jié)合過渡金屬二硫?qū)倩餅榇呋瘎┑匿嚳諝怆姵貑柺?,未來電?dòng)汽車每次充完電可以暢跑將近800公里。
鋰空氣電池(Lithium–airbattery)的陽(yáng)極(負(fù)極)采用金屬鋰,陰極(正極)材料則是空氣中的氧,能夠存儲(chǔ)比鋰離子電池多10倍的能量,且重量更輕。
若能再結(jié)合由二維材料制成的先進(jìn)催化劑,用來提高電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速率,讓電池供應(yīng)更多電荷,那么根據(jù)催化劑材料類型不同,還能讓鋰空氣電池的性能更上一層樓,是電動(dòng)汽車、手機(jī)、計(jì)算機(jī)下一代電池革命性替代品。有了鋰空氣電池,這些產(chǎn)品全部可以變成續(xù)航力怪獸。
最近伊利諾大學(xué)芝加哥分校(UIC)團(tuán)隊(duì)便合成了15種不同類型的過渡金屬二硫?qū)倩?,將之做為鋰空氣電池的催化劑材料,并在模擬鋰空氣電池的電化學(xué)系統(tǒng)中,測(cè)試這15種TMDC催化劑的性能。
過渡金屬二硫?qū)倩铮╰ransitionmetaldichalcogenide,TMD、TMDC)是一種二維材料的統(tǒng)稱,由元素周期表上部過渡金屬與硫族元素排列組合形成,較有名的組合比如二硒化鎢(WSe2);去年年末,成大物理系吳忠霖教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款破紀(jì)錄的單原子層二極管,即是使用二硒化鎢材料。
TMDC具有高電子傳導(dǎo)性、原子級(jí)厚度、直接能隙(單層結(jié)構(gòu))、快速電子轉(zhuǎn)移等優(yōu)點(diǎn),表現(xiàn)出極優(yōu)秀的光電相互用途,是理想的發(fā)光二極管、柔性太陽(yáng)能電池、高載子遷移率晶體管。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,研究第一作者、機(jī)械與工業(yè)工程學(xué)院研究生LeilyMajidi指出,TMDC催化劑的反應(yīng)速率比傳統(tǒng)金、鉑催化劑還要高,表現(xiàn)如此好的原因之一,是因?yàn)門MDC材料具有更好的電子特性和更大的反應(yīng)表面積,有助于加速電池中的充放電反應(yīng),且同時(shí)結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定;此外,二維材料與液態(tài)電解質(zhì)可說是強(qiáng)強(qiáng)連手,有助于電子更快轉(zhuǎn)移,實(shí)現(xiàn)更快的充電速度與更高效的儲(chǔ)存、放電能量。
這些新二維材料能將電池能量提升不只一個(gè)層次,只不過,鋰空氣電池目前仍處于開發(fā)實(shí)驗(yàn)階段,科學(xué)家還得先找到有效、可大規(guī)模生產(chǎn)鋰空氣電池的方法。
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