美发明碳纤维锂空气电池 能量是锂离子电池4倍

2011-08-06 16:00:48来源: 科技日报

  美国麻省理工学院(MIT)的科学家们研制出了一种新式碳纤维锂空气电池,其能量密度是现在广泛应用于手机、汽车中可充电锂离子电池的4倍,该研究发表在最新一期《能源和环境科学》杂志上。

  去年,由麻省理工学院机械工程和材料科学与工程系教授杨绍红(音译)领导的科研团队,通过使用稀有金属晶体,改进了锂空气电池的能量密 度。从理论上来讲,锂空气电池的能量密度大于锂离子电池,因为,它用一个多孔的碳电极取代了笨重的固态电极,碳电极能通过从漂过其上方的空气中捕获氧气来 存储能量,氧气与锂离子结合在一起会形成氧化锂。

  最新研究朝前迈进了一步,制造出的碳纤维电极比其他碳电极拥有更多孔隙,因此,当电池放电时,有更多孔隙来存储固体氧化锂。

  该论文的合作者、MIT材料科学与工程系研究生Robert Mitchell表示:“我们利用化学气相沉积过程种植了垂直排列的碳纳米纤维阵列,这些像毯子一样的阵列就是导电性高、密度低的储能‘支架’。”

  另一名研究人员、MIT机械工程系的研究生贝塔·加兰特解释道,在放电过程中,过氧化锂粒子会出现在碳纤维上,碳会增加电池的重量,因此,让碳的数 量最小、为过氧化锂留出足够的空间非常重要,过氧化锂是锂空气电池放电过程中形成的活性化学物质。杨绍红表示:“我们新制造出的像毯子一样的材料拥有 90%以上的孔隙空间,其能量密度是同样重量的锂离子电池的4倍。而去年我们已经证明,碳粒子能被用来为锂空气电池制造有效的电极,但那时的碳结构只有 70%的孔隙空间。”

  科学家们指出,因为这种碳纤维电极碳粒子的排列非常有序,而其他电极中的碳粒子非常混乱,因此,比较容易使用扫描式电子显微镜来观察这种电极在充电 中间状态的行为,这有助于他们改进电池的效能,也有助于解释为什么现有系统在经过多次充电放电循环后,性能会下降。但将这种碳纤维锂空气电池商品化还需进 一步研究。

关键字:能量  锂离子电池  电池

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0806/article_4125.html
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