研究人員利用先進(jìn)的新型顯微鏡技術(shù)可以觀察到液體環(huán)境中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，研究人員發(fā)現(xiàn)了鋰氧電池的新原因-鋰電池的能量比電動(dòng)汽車(chē)和手機(jī)的鋰離子電池高出五倍。-在幾次充電/放電循環(huán)后，往往會(huì)減速并死亡。他們?cè)诩{米能源雜志上報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。

“我們第一次看到的是，過(guò)氧化鋰在鋰-氧電池的液體電解質(zhì)中發(fā)展，并且導(dǎo)致這些電池的減速和最終死亡，”副教授RezaShahbazian-Yassar說(shuō)。伊利諾伊大學(xué)芝加哥工程學(xué)院機(jī)械和工業(yè)工程學(xué)院的論文的主要作者。“這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的原因，為什么這些有前景的電池在相對(duì)較少的充電/放電循環(huán)后效率和產(chǎn)量會(huì)急劇下降。”

多年來(lái)，鋰-氧電池因其潛在的高能量密度而備受電池研究人員的青睞。但與其他電池相比，它們往往會(huì)減速并停止相對(duì)較快的工作。失去電力的原因之一是電池內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物-過(guò)氧化鋰-會(huì)堆積在電池的電極上。涂覆的電極不再能有效地發(fā)揮作用，產(chǎn)生能量的化學(xué)反應(yīng)最終會(huì)停止。

但現(xiàn)在，Shahbazian-Yassar和他的同事們使用由UIC工程研究生KunHe和YifeiYuan開(kāi)發(fā)的新型透射電子顯微鏡技術(shù)，在納米水平上證明，過(guò)氧化鋰也會(huì)在電池的液體電解質(zhì)成分中形成，進(jìn)一步減緩化學(xué)反應(yīng)。

Shahbazian-Yassar說(shuō)：“了解過(guò)氧化鋰在電解質(zhì)中的積聚是一個(gè)非常重要的發(fā)現(xiàn)。”“現(xiàn)在，我們可以開(kāi)始提出想法和設(shè)計(jì)，要么阻止這種情況發(fā)生，要么采取措施保持電解質(zhì)的正常運(yùn)行，這樣就不會(huì)影響電池的運(yùn)行，我們可以使用新的液體顯微鏡技術(shù)看看我們是否朝著正確的方向前進(jìn)。“

Shahbazian-Yassar說(shuō)，到目前為止，鋰氧電池僅作為實(shí)驗(yàn)室原型存在，大量生產(chǎn)的鋰-氧電池供公共或商業(yè)用途還有很長(zhǎng)的路要走。“鋰空氣電池在進(jìn)入主流應(yīng)用之前需要克服許多問(wèn)題，但確切地知道問(wèn)題是這些極高能量密度電池商業(yè)化的第一步。”

UIC工程學(xué)院的KunHe，YifeiYuan，TaraForoozan和BoaoSong;和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的XuanxuamBi，KhalilAmine和JunLu是該論文的共同作者。