美高校研發(fā)鋰-空氣電池 活性耐久性更強(qiáng)

近日，美國得州大學(xué)奧斯汀分校(UT Austin)的研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋰-空氣電池在堿性條件下，使用重新排序的Pd3Fe/C催化劑可以讓其發(fā)生氧還原反應(yīng)從而增強(qiáng)電池活性和耐久性。

相比無序Pd3Fe/C、Pd/C以及Pt/C催化劑，新型有序Pd3Fe/C催化劑活性和耐久性表現(xiàn)更好。

據(jù)《美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》報(bào)道，新型Pd3Fe/C催化劑使鋰-空氣電池的循環(huán)性能超過880小時(shí)(220次循環(huán))，而其來回過電壓(round-trip overpotential)僅增加了0.08 伏。

UT Austin的研究人員總結(jié)出，新型催化劑可以完美替代傳統(tǒng)Pt/C催化劑，用作堿性電解質(zhì)的空氣陰極。在有序金屬中間相中，每個(gè)晶格上僅分布一種原子，且有序相能夠提供可預(yù)測(cè)的控制結(jié)構(gòu)、幾何和電子效應(yīng)。

研究人員還指出，由于化學(xué)反應(yīng)中的熱含量引起金屬中間相變化，電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也將有所增強(qiáng)，而有序金屬間催化劑似乎還具有不同的催化性能。

目前UT Austin研究人員正在探討基于Pt的催化劑與基于Pd的催化劑是否存在相關(guān)聯(lián)系，經(jīng)過一系列試驗(yàn)后，研究人員發(fā)現(xiàn)，有序Pd3Fe/C與Pt/C催化劑的極化曲線幾乎重疊，這也表明兩種催化劑在鋰-空氣電池氧還原反應(yīng)中的活性類似。

UT Austin研究小組還計(jì)算出有序Pd3Fe/C最大能量密度為11.7毫瓦/平方厘米，Pt/C則為12.3毫瓦/平方厘米。在第1次循環(huán)，使用有序Pd3Fe/C作為氧還原反應(yīng)催化劑的電池來回過電壓增至0.9伏，第55次循環(huán)則增至0.92伏，而第220次循環(huán)來回過電壓則增至0.98伏。

而使用Pt/C作為氧還原反應(yīng)催化劑的電池，起初來回過電壓為0.9伏，第55次循環(huán)則增至1.31伏，上述變化表明了有序Pd3Fe/C催化劑明顯增強(qiáng)了鋰-空氣電池的循環(huán)穩(wěn)定性。