韓發現可提升EV鋰電池能量密度的新方法

韓國研究人員最近發現，鋰空氣電池的性能與二氧化碳含量密切相關。研究人員認為，根據鋰空氣電池電解液的介電財產，電池中的Li2CO3可以選擇性地用作放電反應的最終產物。此外，他們還驗證了Li2CO3可以在鋰氧/二氧化碳電池循環中可逆反應。

據中國有色金屬網6月26日報道，相關論文已發表在《美國化學學會雜志》上。研究人員認為，了解二氧化碳在鋰空氣電池中的化學特性以及二氧化碳在電解質溶解中的作用，對鋰空氣電池的發展具有重要意義。此外，探索基于Li2CO3的可充電鋰氧/二氧化碳電池的可能性具有最大的優勢之一，可以最大限度地減少不良反應。

鋰空氣電池的最高理論能量密度約為3500瓦時/千克，這是下一代電動汽車儲能系統的良好電源，可以使電動汽車實現更長的里程。鋰空氣電池的結構是基于一對嵌入電極。在充電過程中，鋰離子從陰極移動到電解質，然后插入陽極；

放電時，過程相反。

為了達到商業化階段，鋰空氣電池仍面臨許多技術和工程問題，包括對電池反應機理認識不足、電解液化學財產不穩定、循環壽命短和離子轉移率低，這些都在很大程度上導致了電池的過負荷現象。

研究人員指出：“目前還不知道在無氧環境中測試鋰空氣電池會發生什么，因為之前的大多數研究都是在有氧環境中進行的，而忽略了空氣中其他成分對電池性能的影響。因此，為了證明二氧化碳對鋰空氣電池的影響，有必要創造一個溫室環境并逐一研究空氣中其他成分（氮氣、氬氣、水、二氧化碳）對電池性能的影響。"

假設水（導致電解質和陽極劣化的主要物質）可以通過防水膜去除，二氧化碳應該對鋰空氣電池的化學特性產生最顯著的影響，超過空氣中其他成分的影響。傳統的鋰空氣電池的陰極電壓為3伏。當周圍環境含有氬氣和氮氣時，3伏的電壓不能激活電化學反應，而二氧化碳由于其強大的慣性可以承受響應性的電化學反應。

化學穩定性的差異意味著最終產物Li2O2總是會被二氧化碳轉化為Li2CO3，而這種不可逆的反應限制了鋰空氣電池的循環性能。

此外，盡管二氧化碳在空氣中的比例不高，但二氧化碳由于其高溶解度（比氧氣高50倍）而被用于電池反應。為了進一步發展鋰空氣電池技術，必須考慮二氧化碳和Li2CO3對鋰空氣電池性能的影響。

韓國高級科學技術研究院和首爾國立大學的研究團隊通過量子力學模擬與實驗驗證相結合的方法，研究了鋰氧/二氧化碳電池在各種電解質條件下的反應機理。

他們發現，低介電電解質會形成Li2O2，而高介電電解質則會激活二氧化碳產生Li2CO3。然而，作為一個意外的收獲，他們發現高電介質，如二甲基墨水石（DMSO），可以引起Li2CO3的可逆反應。

研究人員表示，這一發現非常重要，因為在含有二氧化碳的環境中，鋰空氣電池中Li2CO3的形成是不可避免的。然而，目前已經發現了能夠促進其可逆反應的物質，這些物質可以使電池的循環性能更加穩定。韓國研究人員最近發現，鋰空氣電池的性能與二氧化碳含量密切相關。研究人員認為，根據鋰空氣電池電解液的介電財產，電池中的Li2CO3可以選擇性地用作放電反應的最終產物。此外，他們還驗證了Li2CO3可以在鋰氧/二氧化碳電池循環中可逆反應。

據中國有色金屬網6月26日報道，相關論文已發表在《美國化學學會雜志》上。研究人員認為，了解二氧化碳在鋰空氣電池中的化學特性以及二氧化碳在電解質溶解中的作用，對鋰空氣電池的發展具有重要意義。此外，探索基于Li2CO3的可充電鋰氧/二氧化碳電池的可能性具有最大的優勢之一，可以最大限度地減少不良反應。

鋰空氣電池的最高理論能量密度約為3500瓦時/千克，這是下一代電動汽車儲能系統的良好電源，可以使電動汽車實現更長的里程。鋰空氣電池的結構是基于一對嵌入電極。在充電過程中，鋰離子從陰極移動到電解質，然后插入陽極；

放電時，過程相反。

為了達到商業化階段，鋰空氣電池仍面臨許多技術和工程問題，包括對電池反應機理認識不足、電解液化學財產不穩定、循環壽命短和離子轉移率低，這些都在很大程度上導致了電池的過負荷現象。

研究人員指出：“目前還不知道在無氧環境中測試鋰空氣電池會發生什么，因為之前的大多數研究都是在有氧環境中進行的，而忽略了空氣中其他成分對電池性能的影響。因此，為了證明二氧化碳對鋰空氣電池的影響，有必要創造一個溫室環境并逐一研究空氣中其他成分（氮氣、氬氣、水、二氧化碳）對電池性能的影響。"

假設水（導致電解質和陽極劣化的主要物質）可以通過防水膜去除，二氧化碳應該對鋰空氣電池的化學特性產生最顯著的影響，超過空氣中其他成分的影響。傳統的鋰空氣電池的陰極電壓為3伏。當周圍環境含有氬氣和氮氣時，3伏的電壓不能激活電化學反應，而二氧化碳由于其強大的慣性可以承受響應性的電化學反應。

化學穩定性的差異意味著最終產物Li2O2總是會被二氧化碳轉化為Li2CO3，而這種不可逆的反應限制了鋰空氣電池的循環性能。

此外，盡管二氧化碳在空氣中的比例不高，但二氧化碳由于其高溶解度（比氧氣高50倍）而被用于電池反應。為了進一步發展鋰空氣電池技術，必須考慮二氧化碳和Li2CO3對鋰空氣電池性能的影響。

韓國高級科學技術研究院和首爾國立大學的研究團隊通過量子力學模擬與實驗驗證相結合的方法，研究了鋰氧/二氧化碳電池在各種電解質條件下的反應機理。

他們發現，低介電電解質會形成Li2O2，而高介電電解質則會激活二氧化碳產生Li2CO3。然而，作為一個意外的收獲，他們發現高電介質，如二甲基墨水石（DMSO），可以引起Li2CO3的可逆反應。

研究人員表示，這一發現非常重要，因為在含有二氧化碳的環境中，鋰空氣電池中Li2CO3的形成是不可避免的。然而，目前已經發現了能夠促進其可逆反應的物質，這些物質可以使電池的循環性能更加穩定。

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