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傳統(tǒng)鋰電迎來(lái)新挑戰(zhàn)！新工藝解決鋰空氣電池關(guān)鍵瓶頸……
時(shí)間:2023-06-29 10:39來(lái)源:財(cái)聯(lián)社 作者:綜合報(bào)道
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隨著全球變暖的加劇，減少對(duì)化石燃料的依賴并轉(zhuǎn)向可持續(xù)的綠色能源已成為當(dāng)務(wù)之急。電動(dòng)汽車就是這一過(guò)程的“關(guān)鍵一步”。然而，電動(dòng)汽車需要高能量密度的電池才能更好地工作，而傳統(tǒng)的鋰離子電池在這方面已略顯疲態(tài)。
理論上，鋰空氣電池比鋰離子電池能提供更高的能量密度。然而，在實(shí)際應(yīng)用之前，這些電池需要提高能效，提高循環(huán)特性，降低氧化還原反應(yīng)充放電所需的過(guò)電位。
為了解決這些問(wèn)題，需要一種合適的催化劑來(lái)加速電池內(nèi)部的析氧反應(yīng)（OER）。OER是一種極其重要的化學(xué)反應(yīng)，涉及到水的分解，可以提高電池的性能。稀有和昂貴的貴金屬氧化物如釕氧化物(RuO2)和銥氧化物(IrO2)，通常被用作加速金屬-空氣電池OER的催化劑。
更便宜的催化材料包括過(guò)渡金屬，如鈣鈦礦型氧化物和氫氧化物，它們對(duì)OER具有高活性。CoSn(OH)6（CSO）就是一種鈣鈦礦型氫氧化物，是一種很有前途的OER催化劑。然而，目前合成CSO的方法十分緩慢——需要超過(guò)12小時(shí)，而且還需要多個(gè)步驟。
日本芝浦工業(yè)大學(xué)（Shibaura Institute of Technology）最近在這方面取得了突破。他們僅用了一個(gè)步驟、且在20分鐘內(nèi)就合成了CSO。據(jù)悉，該團(tuán)隊(duì)使用了溶液等離子體工藝，這是一種在非熱反應(yīng)領(lǐng)域合成材料的尖端方法。
最新研究成果已于近期發(fā)表在了《可持續(xù)能源與燃料》雜志上。該團(tuán)隊(duì)使用X射線衍射儀顯示，通過(guò)將PH值調(diào)整到大于10到12的值，可以從前體溶液合成高度結(jié)晶的CSO。通過(guò)透射電子顯微鏡，他們進(jìn)一步注意到CSO晶體呈立方體形狀，尺寸約為100-300納米。
此外，該團(tuán)隊(duì)還使用電化學(xué)方法研究了CSO作為OER催化劑的特性。他們觀察到，在電流密度為10 mA/cm2時(shí)，合成的CSO具有350 mV的過(guò)電位。在pH12下合成的CSO在所有合成樣品中具有最好的催化性能。
而且，根據(jù)研究人員的說(shuō)法，該樣品的催化性能甚至比商業(yè)級(jí)的RuO2還要好�？偟膩�(lái)說(shuō)，上述研究首次描述了一種簡(jiǎn)單高效的合成CSO的方法，為開(kāi)發(fā)新一代鋰空氣電池鋪平了道路。
“合成的CSO對(duì)OER表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化性能。我們希望鈣鈦礦型CSO材料將應(yīng)用于能源設(shè)備，并將有助于電動(dòng)汽車的提高能效，”研究人員補(bǔ)充說(shuō)。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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