DGIST的研究人员正在改善锂空气电池的性能,使我们更接近电动汽车,因为电动汽车在需要充电之前可以使用氧气运行更长的时间。在发表在《应用催化B:环境》杂志上的最新研究中,他们描述了如何在硫掺杂的石墨烯上使用硫化镍钴纳米薄片制造电极,从而获得具有高放电容量的长寿命电池。
韩国大邱庆北科技学院(DGIST)的化学家Sangaraju Shanmugam说:“使用锂离子电池运行的电动汽车的行驶距离约为300公里。” “这意味着很难用这些电池在首尔和釜山之间来回旅行。这导致了对锂空气电池的研究,因为锂空气电池能够存储更多的能量,从而提供更长的行驶里程。”
但是锂空气电池在商业化之前面临许多挑战。例如,它们放电的能量不如锂离子电池快,这意味着带有锂空气电池的电动汽车可能需要行驶更长时间而无需充电,但您必须非常缓慢地行驶。这些电池的稳定性也较差,需要更频繁地更换。
Shanmugam及其同事的研究重点是提高锂空气电池的容量,以催化锂离子与氧气之间的反应,从而促进能量释放和充电过程。
电池有两个电极,一个阳极和一个阴极。锂离子电池中的阴极发生锂离子和氧之间的反应。Shanmugam和他的团队开发了一种由硫化镍钴纳米薄片制成的阴极,该薄片置于掺有硫的多孔石墨烯上。
他们的电池表现出高放电容量,同时保持其电池性能超过两个月,而容量却没有下降。
电池的成功取决于几个因素。石墨烯中不同大小的孔为发生化学反应提供了大量空间。类似地,硫化镍钴催化剂薄片具有用于这些反应的大量活性位。薄片还形成保护层,使电极更坚固。最后,用硫掺杂石墨烯及其孔的互连性可改善电池中电荷的传输。
该团队接下来计划通过进行研究以了解电极的放电/充电行为及其表面特性,从而改善锂空气电池的其他方面。Shanmugam说:“一旦我们确保了电池所有部分的核心技术并将它们结合起来,就有可能开始制造原型。”