[00338249]锂空电池及关键材料
联系人：梁心悦
所在地：福建厦门市
- 服务承诺
- 产权明晰
-
资料保密
对所交付的所有资料进行保密
- 如实描述
登录后向技术服务商咨询
发布技术需求
服务免费，交易还可领红包哦
技术详细介绍
一、项目简介
电化学储能是清洁高效的能量利用方式，是未来综合解决资源、环境问题的主要技术途径。锂空电池直接使用空气中的氧气作为正极的活性物质，因而具有极高的理论能量密度，可达现有锂离子电池的 10 倍左右，被认为是一代所谓“终极”化学电源。
二、前期研究基础
研究团队持续开展锂空电池方面的研究，实验室已建立了从材料合成到模拟电池组装系统，在空气电极及金属锂电极方面都取得了重要进展。早在 2012 年，研究团队就在国际能源与环境领域顶级期刊（Energy Environ。 Sci。， 2012， 5， 9765– 9768）发表了领先的研究成果。
三、应用技术成果
虽然锂空气电池是非常有吸引力的电化学储能体系，但要实现其广泛应 用，仍然有很多困难需要克服。对其中关键的空气电极而言，主要有以下三个方面的问题：（1）气体电极结构问题。不溶的放电产物 Li2O2 容易堵塞空气电极，阻碍氧气的扩散与进一步反应，使得其实际放电容量远远低于理论放电容量；（2）氧气反应的动力学问题。氧气在空气电极上的氧化还原反应较为缓 慢，导致充放电过程的过电位较大（通常大于 1 V）；（3）界面问题。放电产物 Li2O2 与空气电极的接触界面问题，直接影响充电过程，使得 Li2O2 不能被完全分解，造成锂空气电池的可逆性较差。
针对这些问题，研究团队设计和合成出一种具有开放式结构的剑麻状 Co9S8 材料，并首次将其作为锂空气电池正极。其开放状结构不仅为反应产物提供了丰富储存空间，有效避免不溶 Li2O2 对空气电极的堵塞。而且，特殊的开放式结构有利于氧气的俘获与释放，为高效快速电极反应提供保障；其次，Co9S8 具有优异的催化活性，有效改善了氧气反应动力学，大幅度提高了电极反应速度；最后，Co9S8 且具有良好的氧气亲和性，可以诱导氧气在 Co9S8 纳米棒表面反应生成过氧化锂，形成优异的 Li2O2/电极接触界面，从而有利于充电过程中充分发挥 Co9S8 的催化效率，促进 Li2O2 的完全分解。所以，该 Co9S8 空气电极综合解决了上述三个方面的问题，相应的锂空电池表现出优异的电化学性能。在 50 mA g-1 的电流密度下，可以获得高达~6875 mAh g-1 的放电容量， 在控制放电容量为 1000 mAh g-1 的条件下，可以将充放电过电位降低至 0。57 V，优于目前已报道的氧化物基催化剂。
电化学储能是清洁高效的能量利用方式，是未来综合解决资源、环境问题的主要技术途径。锂空电池直接使用空气中的氧气作为正极的活性物质，因而具有极高的理论能量密度，可达现有锂离子电池的 10 倍左右，被认为是一代所谓“终极”化学电源。
二、前期研究基础
研究团队持续开展锂空电池方面的研究，实验室已建立了从材料合成到模拟电池组装系统，在空气电极及金属锂电极方面都取得了重要进展。早在 2012 年，研究团队就在国际能源与环境领域顶级期刊（Energy Environ。 Sci。， 2012， 5， 9765– 9768）发表了领先的研究成果。
三、应用技术成果
虽然锂空气电池是非常有吸引力的电化学储能体系，但要实现其广泛应 用，仍然有很多困难需要克服。对其中关键的空气电极而言，主要有以下三个方面的问题：（1）气体电极结构问题。不溶的放电产物 Li2O2 容易堵塞空气电极，阻碍氧气的扩散与进一步反应，使得其实际放电容量远远低于理论放电容量；（2）氧气反应的动力学问题。氧气在空气电极上的氧化还原反应较为缓 慢，导致充放电过程的过电位较大（通常大于 1 V）；（3）界面问题。放电产物 Li2O2 与空气电极的接触界面问题，直接影响充电过程，使得 Li2O2 不能被完全分解，造成锂空气电池的可逆性较差。
针对这些问题，研究团队设计和合成出一种具有开放式结构的剑麻状 Co9S8 材料，并首次将其作为锂空气电池正极。其开放状结构不仅为反应产物提供了丰富储存空间，有效避免不溶 Li2O2 对空气电极的堵塞。而且，特殊的开放式结构有利于氧气的俘获与释放，为高效快速电极反应提供保障；其次，Co9S8 具有优异的催化活性，有效改善了氧气反应动力学，大幅度提高了电极反应速度；最后，Co9S8 且具有良好的氧气亲和性，可以诱导氧气在 Co9S8 纳米棒表面反应生成过氧化锂，形成优异的 Li2O2/电极接触界面，从而有利于充电过程中充分发挥 Co9S8 的催化效率，促进 Li2O2 的完全分解。所以，该 Co9S8 空气电极综合解决了上述三个方面的问题，相应的锂空电池表现出优异的电化学性能。在 50 mA g-1 的电流密度下，可以获得高达~6875 mAh g-1 的放电容量， 在控制放电容量为 1000 mAh g-1 的条件下，可以将充放电过电位降低至 0。57 V，优于目前已报道的氧化物基催化剂。