リチウム空気電池技術が副作用を抑制する必要があるのはなぜですか？

実際、近年、バッテリーの主電源は、業界の急速に拡大するパワーバッテリーの需要から来ているため、バッテリー技術の開発、実用化の過程での技術は、多くの場合、パワーバッテリーの必要性を考慮する必要があります、そしてこの時点で、低倍率でも空のリチウム電池は大きな分極であり、必然的に理想的ではないエネルギー効率と性能の比率につながります。これはまた、実用的な重要な障害を克服するためのパワー電池の分野でもあります。

リチウム空気電池は、非常に潜在的な大容量電池技術であり、リチウム金属と酸素の可逆反応を使用し、エネルギー密度の理論上の上限は11000 Wh / kgであり、プールをはるかに超える実際のエネルギー密度は200+です。学界や産業界にもたらされるWh / kgは、将来的にはリバーステクノロジーの分野でバッテリーと広く見なされていますが、業界での空のリチウムバッテリーの研究には多くの疑問があり、多くの人がリチウムを考えています定義された空気電池（酸素）はリチウム錯体と呼ばれるべきであり、反応メカニズム、分極の低効率、貧弱なサイクル寿命は、電池産業の発展方向の未来（重要な産業の原動力としての電力電池需要）ではありません。この過程で、研究者たちは多くの成果を生み出すために努力し、将来の方向に向けて詳細な議論を行います。

最近、米国の科学者がリチウム空気電池の研究で飛躍的な進歩を遂げました。ジャーナルNATUREで、700個を超える電池のクラスの空気雰囲気循環で成功を収めることができ、多くのシステムが純粋な酸素としか反応できない前に解決されました。科学研究レベルの分野では非常に貧弱で、多くの場合数十回）、大きな進歩を遂げています。この論文では、内容の研究の進歩を紹介し、空のリチウム電池技術の実用化を提案します。将来の見通し。

1空のリチウム電池技術の概念の議論は、有害事象の重要性を抑制します

空のリチウム電池技術の大きな利点の1つは、理論上の最大密度が11000 wh / kgであることが化石燃料とほぼ同等であるということですが、データは最も楽観的な推定方法にすぎません。

反応の準備において、O2の品質を計算しない場合は、もちろん、空気からの無尽蔵は、11500 wh / kgの理想値を直接計算するための応答における純粋なリチウムエネルギー変化値である可能性があると考えてください。 （下記）ただし、計算は実際には厳密ではありません：1）O2への計算の品質、反応のエネルギー密度の場合、反応ガスの品質に加えて、比エネルギー計算の反応システムをスローしないでくださいシステムはまもなく3500wh / kgに減少します; 2）リチウムは実際には不可逆反応の空気中のほとんどすべての成分と複雑になります。これはリチウムバッテリー空システム技術のボトルネックの1つです。

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JeffDahnレポート「ElectricallyRechargeableMetal-airBatteriesComparedtoAdvancedLithium-ionBatteries」からのリチウム空気電池の理論的エネルギー密度の計算（酸素の品質は含まれません）。

したがって、実際には、リチウム空気電池（Li-空気）の厳密な定義はリチウム電池酸素（O2）Li-であり、空気中の他の成分とのリチウム錯体反応の抑制、実際、リチウム空気電池は最初に解決する最も重要なものの1つです基本的な問題。

2、このペーパーの解決策

解決策は次のとおりです：CO2雰囲気で、リチウムアノードの電気化学的充電サイクルで繰り返され、その表面で生成されたLi2CO3 / C複合コーティングを作成します。研究者はSEM、EELS、XPSを使用して、高密度の形態、化学状態、元素を特性評価します。存在状況は、層の形成を確認しました。次に、保護層でリチウム電気テストを行うと、リチウムの深部循環でもすべてストリッピングテスト（0.5 mA / cm2）が実行され、リチウム/材料の毎週のサイクルを実行できることがわかりました99.97％の保持容量、データは業界の他の研究成果よりもはるかに高いです。

3、全細胞反応、生活状況および保護層の準備プロセスの最適化

MoS2アノード、カソード、リチウムEMIMの保護層-BF4 / DMSO（25％/ 75％）でバッテリー全体が電解質になり、人間のクラスは空気雰囲気になります。反応は最初の週に発生し始めました2.92 V 、およびLi2O2形成は2.96 Vの電位に非常に近く、500 mah / gの比容量の場合3.75Vで主な反応が良好であることを示しています。0.88Vの最初の週の循環分極電圧差、1.3の50週V、550週間後1.62V。700週間後でもバッテリーは動作します。対照的に、リチウム空気電池の保護がないと、約10回しかサイクルできません。保護層の選択の厚さについては、この論文では、保護層が薄すぎると電解質が分解し、保護層が厚くなり、電位の電荷移動と副作用が発生する可能性があるため、最適化する必要があります。実験後、保護の10回サイクルの準備が見つかりました。層厚みが最適です。

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セルの保護層があります最初の数週間から550週間の充放電曲線B10サンプルの保護層の時間前の準備は最適な循環ループ性能を達成することができます

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リチウム空酸素、周期分極電圧変化のあるリチウム電池

4、阻害の副作用のためのあらゆる種類の特性評価方法

さらに、著者は放電後のアノードの表面にRAMAN研究サークルを採用し、Li2O2反応のみが必要であり、他の不純物は不要であり、電解質中のLi2O2も良好な安定性を示したことを発見しました。著者はNMR法も組み合わせてさらに示しています。 CO2、H2O、より複雑な反応によって引き起こされる空気中ではシステムが一般的ではないこと。最後に、著者はDFTの計算方法と組み合わせて、保護層がリチウム金属アノード（拘束側）へのN2、O2の拡散を効果的に防止できることを示しています効果）、ただしアノード反応へのリチウムイオンの拡散（必要）また、ABINITIOアルゴリズムを使用すると、水分子が示され、Li2O2の反応は熱力学では困難であり、CO2との反応にはCO2で構成される複数のクラスターが必要です。空気中のCO2濃度が低い状態を実現することは困難です。

5、要約

目に見えることによって、この論文は、特性評価方法の詳細な分析を提供し、保護成長阻害のリチウム電池空の副作用の方法を示し、サイクル寿命の改善は明らかな効果をもたらします.2つの問題は、リチウム空気電池の中心にある問題です。課題であるため、ペーパーワークは、いわば基礎研究の分野で重要なブレークスルーをもたらしました。

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