當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 電源-能源動力
[導(dǎo)讀]近日,俄亥俄州立大學(xué)研究人員演示了在超低電壓環(huán)境下鉀-空氣電池的充放電情況,并將研究論文發(fā)表于美國化學(xué)學(xué)會雜志(Journal of the American Chemical Society)上。實驗結(jié)

近日,俄亥俄州立大學(xué)研究人員演示了在超低電壓環(huán)境下鉀-空氣電池充放電情況,并將研究論文發(fā)表于美國化學(xué)學(xué)會雜志(Journal of the American Chemical Society)上。實驗結(jié)果中顯示:鉀空氣電池在以0.16毫安/平方厘米的電流密度下,其充電/放電過程中的電壓差小于50毫伏,這是目前已記載的記錄中最低的值。

鉀-空氣電池充放電反應(yīng)電壓差僅為50毫伏

鋰空氣電池作為能量儲存系統(tǒng)在現(xiàn)在和將來都將廣泛應(yīng)用,特別是在電動汽車方面,其發(fā)展和商業(yè)化技術(shù)仍然面臨著一些阻礙,包括是在放電和充電循環(huán)中的大電壓差,會降低能量傳遞效率。

鋰氧氣電池在放電過程中,會形成超氧陰離子,形成的二氧化鋰會歧化成二氧化二鋰以及氧氣;在充電過程中二氧化二鋰直接發(fā)生氧化。該不對稱反應(yīng)造成的結(jié)果就是充電反應(yīng)的過電壓值范圍在1-1.5伏之間,而放電過程中過電壓值為0.3伏,因此其能源效率僅在60%左右。

最近,研究人員還發(fā)現(xiàn),在高充電電位(大于3.5伏)下電極與碳電極的不穩(wěn)定性或?qū)?dǎo)致電池可充性下降。研究人員已經(jīng)嘗試了多種電極催化劑來縮小充放電反應(yīng)中電壓差的值,然而是否能夠在電極上加入反應(yīng)催化劑還有待商榷,因為碳電極遇到催化劑可能被阻塞。

因此,需要利用全新的化合物解決鋰氧氣電池的問題,與LiO2、NaO2相比,KO2具有更強的熱穩(wěn)定性以及商業(yè)化可行性。研究人員采用電化學(xué)測量方法驗證氧化還原反應(yīng)中陽離子氧氣陽離子的性能。他們發(fā)現(xiàn)電解液中氧氣含量、氧化反應(yīng)電位差都減小,鉀原子的體積比鋰原子小得多,因此鉀-氧氣電池中的過電位差要比鋰氧氣電池中更小,從而提升了電池的能源傳遞效率。

研究人員手動組裝了一塊鉀-氧氣電池,組件包括鉀金屬箔,玻璃纖維分離器和一個多孔碳電極,采用1,2-二甲氧基乙烷或二甘醇二甲醚作為電解液。作為實驗對比對象,研究者同樣組裝了一塊鋰-氧氣電池。

在利用循環(huán)伏安法(以等腰三角形的脈沖電壓加在工作電極上,得到的電流電壓曲線包括兩個分支,如果前半部分電位向陰極方向掃描,電活性物質(zhì)在電極上還原,產(chǎn)生還原波,那么后半部分電位向陽極方向掃描時,還原產(chǎn)物又會重新在電極上氧化,產(chǎn)生氧化波。因此一次三角波掃描,完成一個還原和氧化過程的循環(huán),故該法稱為循環(huán)伏安法,其電流 —電壓曲線稱為循環(huán)伏安圖。如果電活性物質(zhì)可逆性差,則氧化波與還原波的高度就不同,對稱性也較差)對鋰氧氣電池與鉀氧氣電池的充放電過程進(jìn)行研究,結(jié)果表明,在碳電極和電解質(zhì)相對穩(wěn)定的情況下,氧化反應(yīng)可在特定電動勢范圍內(nèi)完成。

由于KO2的導(dǎo)電性較好(室溫環(huán)境下大于10S/cm2),因此放電過電壓也更小。

在充電過程中,鉀氧氣電池的電壓低至2.5伏-2.52伏,過電壓電荷密度明顯小于鋰氧氣電池,此外,其非常小的過電壓差能夠?qū)崿F(xiàn)90%放電后產(chǎn)物被氧化。而在鋰氧氣電池中,即使充電電壓高達(dá)4伏,也只有一半的反應(yīng)后產(chǎn)物能夠被氧化,其中醚類電解液還會變得不穩(wěn)定。鉀氧氣電池循環(huán)中過電位差為50毫伏,而鋰氧氣電池則達(dá)到1伏,經(jīng)換算,前者的能量轉(zhuǎn)換效率要比后者高出95%。

另外,研究者指出,鈉氧氣電池雖然與鉀氧氣電池有著類似的性能,但是它們之間有個很大區(qū)別,那就是前者僅僅具有動態(tài)穩(wěn)定性,而后者則具有動態(tài)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉