欢迎您访问国际能源网!
客服热线:400-8256-198 | 会员服务 | 广告服务 |

国际新能源网

新能源行业专业门户网站
您当前的位置: 新能源网 » 技术 » 新能源汽车技术 » 正文

美国利用两项研究策略 研发锂铁氧化物充电电池

国际新能源网  来源:锂电大数据  日期:2018-01-22
  据外媒报道,阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的研究人员与美国西北大学的沃尔弗顿(Wolverton)小组开展合作,共同研发了锂铁氧化物充电电池(锂离子铁氧化物电池,rechargeable lithium-iron-oxide battery)。相较于常见的钴酸锂电池(锂钴氧化物充电电池,lithium-cobalt-oxide counterpart),其锂离子的移动量更大,这是由于其电容量较大,从而延长电动车的续航时间。
 
  该研究获得了美国能源部旗下的能源前沿研究中心(Energy Frontier Research Center)项目的支持,并将其研究结果发布到《自然能源(Nature Energy)》中,沃尔弗顿实验室博士生Zhenpeng Yao及阿贡实验室博士后研究员Chun Zhan为该研究论文的第一作者(first authors)。沃尔弗顿与Yao负责计算研发,而阿贡实验室则负责该研究的实验环节。
 
  在电池的充放电过程中,锂离子会在阳极与阴极间的往复移动。当电池充电时,锂离子回到阳极并存储在该处。该电池的阴极则由复合物制成,其包含了锂离子、过渡金属(transition metal)及氧元素。
 
  通常,过渡金属则选用钴,当锂离子从阳极与阴极往复移动时,可高效存储并释放电能。阴极的电容量受限于过渡金属的电子数量,前者将参与电池内的化学反应。
 
  钴酸锂电池已在市场上出售了20年,然而,经常长期研究后,研究人员发现另一款价格相对便宜、电量更高的充电电池。沃尔弗顿实验室的研究团队在普通钴酸锂电池的基础上提升其性能,主要运用了以下两种新策略:用铁元素替代钴元素、迫使氧元素参与化学反应。
 
  若能存储氧元素并释放电能,电池电量自然就会提升,可存储、利用更多的锂离子。尽管其他研究团队也曾做过同类研究,但鲜有成功者。
 
  通过数值计算,沃尔弗顿与Yao发现了新配方,且该配方的化学反应是可逆的。首先,研究团队用铁元素替代钴元素,因为铁元素是化学周期表中价格最便宜的一款金属元素。随后,通过运算,他们发现了锂、铁及氧离子的正确平衡配比,使氧离子与铁离子能同时推动可逆反应,不会引起氧气脱出。
 
  更重要的是,该款电池一开始就有4个锂离子,而非1个,将提升电池的容量。而铁与氧将驱动电池发生反应,实现四个锂离子在电池阳极与阴极间的往复移动。
 
  沃尔弗顿为此申请了一项专利。该团队接下来将采用其他复合物,尝试该策略是否依然能奏效。
国际能源网微信公众号二维码

新能源人物

曹志刚:援疆少年成了风电利刃

曹志刚:援疆少年成了风电利刃     曹志刚  1975年出生,新疆乌鲁木齐人,毕业于新疆工学院,大学本科学历...[详细]

 
搜索更多能源资讯