MIT发现可大幅提升锂空气电池充放电效率的新催化剂

2010-10-13 17:18:57来源: EEWORLD

  近日,麻省理工学院的研究人员开发出一种新型催化剂,可使锂空气电池的充放电效率得到显著提高,从而使这种高能量密度电池在电动汽车和其他领域应用迈出了重要一步。(图为催化剂TEM照片:黑色颗粒为Au-Pt合金纳米粒子,颜色较淡的区域为炭黑)

  该催化剂由Au-Pt合金纳米粒子组成。测试发现,电池的放电效率达到了77%,高出之前70%的记录。这项成果发表在《美国化学会志》杂志上[1],这种新型催化剂有可能实现商用锂空气电池要求的85%-90%的放电效率。

  锂空气电池,是通过金属锂与空气中的氧气反应来产生电能。其最引人注目的特点是具有很高的能量密度,是传统锂离子电池的3-4倍,这有助于提高电动汽车的续航里程。但锂空气电池受到诸多问题的困扰。如充放电效率低,循环寿命短,反应速度慢,且金属锂电极在使用过程中容易产生枝晶,导致短路。通过对新催化剂的研究,在改善电池效率的同时,还有助于延长电池的寿命。

  当放电时,金属锂与氧气反应生成氧化锂和并且释放电子。充电时,释放出氧气,且氧化锂重新被还原成金属锂。新催化剂加快了反应速度,从而减少了电池在充放电过程中的能量损失。催化剂中的Au原子促进锂和氧的结合,而Pt原子则加快了充电反应的进行。

  在某些方面,这个发现与之前的假设背道而驰。Pt是已知的促进燃料电池中氢气和氧气反应的最好的催化剂,且是第一个被用于促进锂空气电池中金属锂和氧气反应的催化剂。但实验表明,催化效果很不理想,于是科学家放弃了使用Pt作为锂空气电池的催化剂。但是MIT的研究人员发现,Pt在锂空气电池中可用于催化充电过程中氧化锂释放出氧气的反应,并且发现Pt是充电过程中最好的催化剂。

  另一方面,由于Au的不活泼性,通常不会被作为催化剂使用。事实上MIT的研究人员原本是想用Au作为控制反应的手段来测试反应速度。但是令他们吃惊的是,Au在催化锂和氧的反应中表现的比Pt更加出色。此外,他们发现,当这两种催化剂结合成纳米颗粒一起使用时,催化效果更好。

  除了提高效率,加快反应速度,该催化剂还能最大限度地减少氧化锂的堆积,提高锂空气电池的寿命。MIT的研究人员将继续深入研究Au-Pt催化剂,了解它们是如何工作的,并研究其他材料的组合,以找出新的催化剂。

  MIT的研究人员正在努力减少Au和Pt的使用量,以降低催化剂的成本。其中一种方法是选择价格便宜的纳米材料(如锰氧类催化剂),使用这些贵金属在其表面包裹一层薄膜,达到良好的催化效果。

关键字:MIT  锂空气电池  催化剂

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/1013/article_2686.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
MIT
锂空气电池
催化剂

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved