研究人员利用一个参数就可挑选出合适电解质 促进金属空气电池研发
发布时间:2019-07-25 10:53:07
关键词:动力电池锂电池

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图片来源:华盛顿大学


据外媒报道,由于金属空气电池具备绝佳的重量能量密度,一直被认为是锂离子电池的“继承者”,金属空气电池有潜力让电动汽车的续航里程达到1000英里或更长。而钾空气电池是碱金属空气电池家族中非常有前景的一?#20013;?#25104;员,理论上,其重量能量密度是锂离子电池的三倍多。而设计钾空气电池遇到的关键挑战之一就是需要选择合适的电解质,此类液体可以促进粒子在电池阳极和阴极之间转移,从而提供电力。


一般来说,选择电解?#36866;被?#20351;用一种基于经验法则的?#28304;?#27861;,与几种电解质特性相关,然后对几种候选电解质进行详尽(?#28082;?#26102;)的测试,以确定是否其达到了预期的性能。


美国华盛顿大学(圣路易斯)的研究人员在Vijay Ramani的带领下,展示了如何通过一个简单、易于测量的参数为碱金属空气电池选择电解质。Vijay Ramani是McKelvey工程学院环境&能源的Roma B. 和Raymond H. Wittcoff特聘教授。


Ramani的团队研究了电解质中盐和溶剂之间的基本相互作用,并展示此类作用如何影响电池的整体性能。他们研发出一个新参数,即“电化学”蒂勒模数(衡量离子在电极表面传输?#22836;从?#23481;易程度的指标)。此外,本次研究还首次应用了诺贝尔奖得主Marcus-Hush的电子转移理论,研究离子在电解质中的运动,以及它们在电极表面?#20174;?#25152;造成的影响。


随着溶剂重组能的不断增加,蒂勒模量成倍地下降。重组能是一?#20013;?#27491;溶剂化球体所需能量的量度。因此,溶剂重组能可用于为高性能金属空气电池选择合适的电解质,无需其他?#28304;?#24037;作。


Ramani团队的研究科学家Shrihari Sankarasubramanian表示:“一开始,我们试图更好地了解电解质对金属空气电池系统中氧化还原?#20174;?#30340;影响,最终展示了离子如何在电解质中扩散,以及此类离子在电极表面的?#20174;?#22914;何,而此类信息与打破溶解的离子周围溶剂化壳所需的能量有关。用一个参数描述溶剂化能与离子输运和表面?#20174;?#21160;力学的关系是一个突破性的进展,使我们能够合理地开发用于金属空气电池的新型高性能电解质。”


稿件来源: 盖世汽车网
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