鉅大LARGE | 點擊量:1433次 | 2019年05月24日
鋰鐵氧化物充電電池可延長電動車的續(xù)航時間
據(jù)國外相關報導,近來,阿貢國家實驗室(ArgonneNationalLaboratory)的研討人員與美國西北大學的沃爾弗頓(Wolverton)小組開展合作,一起研制了鋰鐵氧化物充電電池(鋰離子鐵氧化物電池,rechargeablelithium-iron-oxidebattery)。相較于常見的鈷酸鋰電池(鋰鈷氧化物充電電池,lithium-cobalt-oxidecounterpart),其鋰離子的移動量更大,這是因為其電容量較大,從而延長電動車的續(xù)航時間。
該研討獲得了美國能源部旗下的能源前沿研討中心(EnergyFrontierResearchCenter)項目的支持,并將其研討結果發(fā)布到《自然能源(NatureEnergy)》中,沃爾弗頓實驗室博士生ZhenpengYao及阿貢實驗室博士后研討員ChunZhan為該研討論文的榜首作者(firstauthors)。沃爾弗頓與Yao擔任核算研制,而阿貢實驗室則擔任該研討的實驗環(huán)節(jié)。
在電池的充放電過程中,鋰離子會在陽極與陰極間的往復移動。當電池充電時,鋰離子回到陽極并存儲在該處。該電池的陰極則由復合物制成,其包含了鋰離子、過渡金屬(transitionmetal)及氧元素。一般,過渡金屬則選用鈷,當鋰離子從陽極與陰極往復移動時,可高效存儲并開釋電能。陰極的電容量受限于過渡金屬的電子數(shù)量,前者將參與電池內(nèi)的化學反應。
鈷酸鋰電池已在市場上出售了20年,但是,經(jīng)常長期研討后,研討人員發(fā)現(xiàn)另一款價格相對廉價、電量更高的充電電池。沃爾弗頓實驗室的研討團隊在一般鈷酸鋰電池的基礎上提高其功能,首要運用了以下兩種新策略:用鐵元素代替鈷元素、迫使氧元素參與化學反應。若能存儲氧元素并開釋電能,電池電量自然就會提高,可存儲、使用更多的鋰離子。雖然其他研討團隊也曾做過同類研討,但鮮有成功者。
經(jīng)過數(shù)值核算,沃爾弗頓與Yao發(fā)現(xiàn)了新配方,且該配方的化學反應是可逆的。首先,研討團隊用鐵元素代替鈷元素,因為鐵元素是化學周期表中價格最廉價的一款金屬元素。隨后,經(jīng)過運算,他們發(fā)現(xiàn)了鋰、鐵及氧離子的正確平衡配比,使氧離子與鐵離子能同時推動可逆反應,不會引起氧氣脫出。更重要的是,該款電池一開始就有4個鋰離子,而非1個,將提高電池的容量。而鐵與氧將驅(qū)動電池發(fā)作反應,完成四個鋰離子在電池陽極與陰極間的往復移動。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%