Slogはリチウム空気電池のために続きます

新しい陰極は電池寿命を改善する可能性があるが、リチウム空気電池はまだ約二ヶ月しか続かない

電気自動車の所有者にとって、範囲の不安—次の充電ステーションの前に電力不足の恐怖—は本当です。 Evを大衆市場に投入することに熱心な自動車メーカーは、今日のリチウムイオン電池よりも多くの充電を蓄えることができる代替品を何年も求めてき

一つの選択肢は、リチウム空気であり、研究者のチームは、彼らがそのような電池の寿命を延ばすことができると主張する新しいタイプの陰極を発明し Applied Catalysis Bに掲載された研究では: 環境面では、韓国とタイのチームは、硫黄をドープしたグラフェン陰極に硫化コバルトニッケルのナノフレークをコーティングした方法を説明しています。 結果:改善された電気伝導性および触媒作用の活動を両方自慢する電極。

“これは非常に興味深い設計アプローチです”と、エネルギー技術に特化した英国の研究機関であるEnergy Lancasterのディレクター、Harry Hoster氏は述べています。

電池は通常、酸化還元反応によって電気エネルギーを生成します。 リチウム空気電池の場合、陽極からのリチウムは酸化され、陰極で酸素分子は還元される。 得られた生成物は過酸化リチウム（Li2O2）である。

カソードは魔法が起こる場所だと思われます。 酸素はセル内に有限の量で貯蔵するのではなく空気から連続的に供給することができるので、リチウム空気電池は理論的にはリチウムイオン従 また、黒鉛陰極に蓄積する過酸化リチウムが多いほど、電池の充電容量が高くなります。

炭素陰極を硫黄で変更すると、過酸化リチウムがそれに付着しやすくなります、とHoster氏は言います。 「硫黄原子は局所的な接着点を提供し、物事が固執するための点を固定します」と彼は言います。

硫黄はバッテリーに追加の利点をもたらすと、韓国の大邱慶北科学技術研究所の物理化学者Sangaraju Shanmugam氏と論文の共著者の一人は述べています。 硫黄原子は炭素原子と比較してサイズがはるかに大きいため、硫黄ドーピング陰極は多孔質炭素格子構造を拡大し、その表面積を増加させる。 「これが起こると、電子はグラフェン内でよりよく動くことができるので、電気伝導率は改善されます」とShanmugam氏は言います。

カソード表面に硫化ニッケルコバルトナノフレークをコーティングすると、触媒活性を増加させることにより、追加のブーストを提供します。 “硫黄は硫化ニッケルコバルト中の金属サイトと相互作用し、グラフェン表面とナノフレークとの間に強い相乗的相互作用があります”とShanmugam氏は説明します。

フレークはまた、陰極表面と結果として生じる過酸化リチウム放電生成物との間に保護層を形成し、これは非常に腐食性である。 結果は大いに改善された電池のcyclabilityである—ちょうど1,700時間に、または2か月以上—Shanmugamは発明の”最も強いポイントの1つ”であることを言う。 特定の排出容量はまたグラム（mAh/g）ごとのほぼ14,200のミリアンペア時間に”超高い”である。 韓国ではこの新技術の特許が出願中です。

“彼らが提案した材料は非常に、非常に興味深いものです。..そして、彼らがこれをコミュニティにもたらした最初の人のように見えます」とLancasterのHosterは言います。 しかし、彼は結果が本当にどのように楽観的であるかについて慎重です。

システムをより堅牢にテストする必要がある、と彼は言う。 電気触媒活性を適切に測定するために、研究者はサイクリックボルタンモグラム（外部電圧が印加され、それに応じて電池電流がどのように変化するかを確認するために変化するタイプのテスト）を低速ではなく高速で行っている必要があります。 さらに、彼らが行った放電実験は、適切なストレステストとみなされるには浅すぎる（1,000mAH/gの特定の容量で停止する）ため、「長期的にバッテリーがフェー

彼はまた、あなたがそれを充電に入れたエネルギーと比較してどのくらいのエネルギーを得るかの尺度であるバッテリーの低充電効率を強調しています。 エネルギー損失は電極で起こる不必要な副反応か熱生産が原因で起因できます。 約65パーセントで、それは私たちがリチウムイオン電池から期待するものよりも15-25パーセント低いです。 これは、リチウム空気電池の使用を悩ませ続けている多くの懸念の一つです。 その他には、除去するために高い充電電圧を必要とし、電解質を分解し、その後電池のサイクル寿命を制限する化学的に攻撃的な過酸化リチウム副生

純粋なリチウム陽極も問題を提起します。 反応性が高いリチウムは、水や他の元素にさらされると発火する可能性があります。 その後、空気自体の問題があります。 電池に酸素を供給することは実験室では正常に機能しますが、道路を走行する電気自動車では実現できません。 空気を利用することが目標ですが、まず二酸化炭素や水蒸気などの電池に損傷を与える不純物を除去する必要があります。

これらの開発課題は、近年、リチウム空気電池の熱意を弱めており、IBMや米国の資金提供を受けたエネルギー貯蔵研究共同センターなどの企業は、他の次世代電池タイプを支持して研究を放棄している。 イギリスのファラデー機関でさえ 電池研究に£65百万を注いだ機関は、前者が”また危険だがより現実的である”と考えたため、最後の資金調達ラウンドでリチウム-空気電池よりもリチウム-硫黄電池に投資することを決めたとHosterは述べている。

“それはありのままの現実でした。..リチウム-酸素電池は、核融合が大きな技術にあるものと少し似ています”と彼は言います。 “大きな潜在的な勝利がありますが、多くの緩い終わりがあります。”

しかし、リチウム空気電池は従来のリチウムイオン電池の10倍のエネルギー密度を持っているため、”まだ大きなゲームがあります”とHoster氏は言います。 “しかし、一つは期待を管理する必要があります。”