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锂空气澳门新葡萄京app有哪几种?

目前锂空气澳门新葡萄京app主要有有机水混合体系锂空气澳门新葡萄京app和固态体系锂空气澳门新葡萄京app这两大类,它们有各自的优势特点。

1、有机水混合体系锂空气澳门新葡萄京app

有机水混合体系锂空气澳门新葡萄京app

在有机水混合体系中,金属锂电极一侧为有机电解液,空气电极一侧为水相电解液。通过反应可知,放电反应的产物具有很好的溶解性,不存在电极堵塞的问题。对于有机-水混合锂-空气澳门新葡萄京app,其最关键的问题在于要完全消除金属锂与H。0、0。之间的反应,就是要寻找合适的有机相与水相的隔膜,该隔膜需要具有良好的室温Li*导通性,要能很好地阻止H_0与0。通过,对有机与水相电解液均具有极好的抗化学腐蚀性,此外还需具备高的机械强度。目前有机-水混合体系的相关研究工作主要使用超级锂离子导通玻璃膜(Lithium Super-Ionic Conductor Glass Film,简称LISICON)作为隔膜。

研究发现利用LISICON作为隔膜,将具有很高氧气扩散速率的多孔空气电极引入到有机-水混合体系中,发展出了Lil有机电解液|LISICON 膜|10mL 1mo1/L KOH|Mng0,为结构的锂空气澳门新葡萄京app,使用低价的Mn304代替Pt作为催化剂,利用Mna0活性碳复合材料作为澳门新葡萄京app的空气电极,该澳门新葡萄京app可以连续放电500h,根据碳、胶粘剂以及催化剂的总重计算得空气电极的比容量达到50000mAh/g,是目前所有锂空气澳门新葡萄京app报道的最高值。对该体系,研究员还提出了通过回收LiOH溶液提炼金属锂,从而实现锂循环利用的理念。在0.5mA/cm2电流密度下,该澳门新葡萄京app的放电电压约为3.1V,充电电压约为3.8V,充放电电压差约为0.7V,远小于有机体系的平台电压差。最近研究发现利用金属Cu腐蚀的机制,通过Cu与Cu20之间的循环,来催化02还原反应。在含有空气的水溶液中,通常Cu将发生如下腐蚀反应:2Cu+0.502→Cu20,如果Cu表面生成的Cu20能够从外电路得到电子,Cu20又将被还原成Cu,反应为:Cu20+H20+2e-1→2Cu+202以上两反应的总反应即为:0.502+H20+2e-1-20H这就是02在Cu表面的电化学还原过程。该思路为锂澳门新葡萄京app、燃料澳门新葡萄京app以及金属腐蚀领域提供了一个新的研究方向。

2、固态体系锂空气澳门新葡萄京app

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固态澳门新葡萄京app一直是锂离子澳门新葡萄京app领域的一个研究热点。研究固态、可充电、长循环寿命的锂空气澳门新葡萄京app。该澳门新葡萄京app由金属锂作为负极,通过玻璃-陶瓷(GC)与聚合物-陶瓷材料碾压制备的高锂离子导通的固态电解液膜作为隔膜,高比表面积碳与离子导通的GC粉末混合所制备的固态复合材料为空气电极。GC固体电解液膜具有很好的锂离子电导率(30℃时大约为10-2S.ml)PC膜可以降低澳门新葡萄京app的阻抗,增强负极上的电荷传输能力,并且可以将负极与GC膜进行很好的电化学连接。利用A1箔包覆在金属锂的表面,一方面可以保护锂,同时可以保证澳门新葡萄京app的阻抗稳定。

充放电过程中,澳门新葡萄京app具有低的极化,其充、放电电压可逆性较好。通过进一步系统的研究,锂空气澳门新葡萄京app在实际应用时的比能量将可以超过1000Wh/kg。最近,利用氮掺杂的高比表面积碳作为固态锂空气澳门新葡萄京app的正极,电化学测试结果表明,其放电容量是未进行氮掺杂的碳所组装澳门新葡萄京app的两倍。

金属锂在循环过程中的枝晶问题一直制约着其实际使用。人造锂离子导通防护层的使用可以减少枝晶的形成,因此,高性能金属锂防护层的研发对于未来锂空气澳门新葡萄京app的实际应用至关重要。

循环性能、能量效率、空气过滤膜、高性能的LISICON膜、金属锂的防护是锂-空气澳门新葡萄京app体系的关键科知识题。以上这些问题的解决,将会推动锂空气澳门新葡萄京app走向实际的应用。

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