Argonne: リチウム空気電池 1200 Wh/kg、1000 サイクル

ジョセフ・E・ハーモン

2023 年 2 月 22 日

新しいより安全なバッテリーは、セルを見て千サイクル検査され、今日の一般的なリチウムイオンバッテリーよりもはるかに多くのエネルギーを小売りできます.

電気自動車の多くの住宅所有者は、1 回の料金で 1,000 マイル以上も車に電力を供給できるバッテリーパックを望んでいます。イリノイ工科大学 (IIT) と米国バイタリティ省 (DOE) のアルゴンヌ国立研究所の研究者は、リチウムを開発しました。真実を夢見る可能性を秘めた空気電池。チームの新しいバッテリーラベルは、将来的には国内の飛行機や長距離トラックにも使用される可能性があります。ポピュラーまたは裏庭の液体は異なります。固体電解質を使用したバッテリーは、過熱して暖炉を解決する方法であるリチウムイオンやその他のバッテリースタイルで原始的な液体電解質を使用するため、安全上の危険の対象ではありません.

「リチウム空気電池は、リチウムイオン以前の次の時代の電池と見なされているどの電池技術よりも強力な予測エネルギー密度を持っています。」 — Larry Curtiss、Argonne Eminent Fellow

さらに重要なのは、チームの固体電解質を用いた電池化学は、間違いなく上記の 4 つの条件と同じくらいエネルギー密度を高めることができますリチウムイオン電池、それはより長い運転に解釈します.
“10年以上, アルゴンヌやさまざまな分野の科学者たちは、空気中の酸素を利用するリチウム電池を占有するための以前の法律に取り組んできたことを喜んでいます. “リチウム空気電池は、次の時代の電池と見なされるどの電池技術よりも強力な予測エネルギー密度を持っています
以前のリチウム空気設計では、リチウム鋼アノード内のリチウムは液体電解質によって移動し、放電の 1 日後に酸素と混合され、過酸化リチウム (Li 2O 2) またはスーパーオキシド (LiO_{2 ) 陰極に。過酸化リチウムまたはスーパーオキシドは、料金の 1 日でリチウムと酸素成分に分解されます。この化学シーケンスは問題のエネルギーを貯蔵および放出します.}
チームの新しい固体電解質は、ナノ粒子ラベルの合理的に安価な成分から製造されたセラミックポリマーアリーナクロスで構成されています。この新鮮な固体は、酸化リチウム (Li2O
「非常に現実的なリチウム超酸化物または過酸化物の化学反応には、酸素分子ごとに保持される 1 つまたは 2 つの電子が含まれます。酸化リチウムには 4 つの電子が含まれているためです」と、アルゴンヌの化学者 Rachid Amine は認めています。
チームのリチウム空気ラベルは、室温で 4 電子応答を実行した最初のリチウム空気電池です。さらに、周囲の環境から空気によって供給される酸素で動作します。空気で引き裂く機能により、以前の設計のアリーナである酸素タンクを特徴とする必要がなくなりました。
チームは、以前は 4 電子応答が真に地域を取ります。主要な技術の 1 つは、カソード接地上の放電生成物の透過型電子顕微鏡 (TEM) であり、これは Argonne’s Heart for Nanoscale Materials で適用されていました。 )DOE 科学系個別施設の仕事の図。 TEM 画像は、4 電子放電メカニズムに関する貴重な洞察を提供してくれました。住んでいます。チームは、1000 サイクルの試験セルを構築して動作させ、充電と放電の繰り返しに対する安定性を実証することにより、この欠点が新しいバッテリーラベルには当てはまらないことを確立しました.
「追加の構造により、リチウム空気電池がさらに 1200 ワット時/キログラムのファイルエネルギー密度に到達するように、新しいラベルに質問します」と Curtiss 氏は認めました。「それはリチウムイオン電池よりもほぼ4つの条件が優れています。」
科学の最も現代的な危険で印刷されていました。 Argonne の著者は、Larry Curtiss、Rachid Amine、Lei Yu、Jianguo Wen、Tongchao Liu、Hsien-Hau Wang、Paul C. Redfern、Christopher Johnson、および Khalil Amine で構成されています。 IIT の著者は、Mohammad Asadi、Mohammadreza Esmaeilirad、Ahmad Mosen Harzandi で構成されています。また、イリノイ大学シカゴ校の著者は、Reza Shahbazian-Yassar、Mahmoud Tamadoni Saray、Nannan Shan、および Anh Ngo で構成されています。
試験は、DOE 自動車技術の仕事の図と活力を蓄えるための共同の心臓による頻繁な活力の科学の仕事の図
Argonne’s Heart for Nanoscale Materialsについて The Heart for Nanoscale Materials は、5 つの DOE ナノスケール科学学習施設の 1 つであり、DOE 科学の仕事の図。 NSRC は共に、ナノスケールのオファーを製造、タスク、描写、マネキンする能力を研究者に提供し、National Nanotechnology Initiative の最大のインフラ投資を描写する補完的な施設の調達を構成します。 NSRC は、DOE のアルゴンヌ、ブルックヘブン、ローレンスバークレー、オークリッジ、サンディア、およびロスアラモス国立研究所で見つかる可能性が高いでしょう。 DOE NSRC の詳細については、https://科学.osti.gov/Usae r – F a c i l i t i e s / Usae r – F a c i l i t i e s- a t – a – G lance.

活力を蓄えるための共同心臓学習 (JCESR)
、DOE Vitality Innovation Hub は、最も基本的な多くの分野の研究者を統合して重要な科学的および技術的境界を打ち破り、新しい画期的なエネルギー貯蔵技術を実行するパートナーシップ。米国生命力局のアルゴンヌ国立研究所が主導)、パートナーは、学界、最も深いセクター、および全国的な研究所からの科学および工学の全国的なリーダーで構成されています。彼らの組み合わせた能力は、基本的な調査からプロトタイプの構築、製品エンジニアリング、市場提供まで、技術構築パイプラインの強力な違いに及びます.

アルゴンヌ国立研究所は、科学技術における差し迫った全国的な問題への選択肢を模索しています。国内初の全国規模の研究所であるアルゴンヌは、ほぼすべての科学分野で最先端の基礎および応用科学調査を行っています。アルゴンヌの研究者は、多数の企業、大学、連邦、問題、地方自治体の研究者と密接に協力して、彼らの明確な問題を解決し、米国の科学的管理を前進させ、国を次の未来に向けてまとめます. 60 カ国以上からの労働者を擁する Argonne は、UChicago Argonne、LLC
によって管理されています。米国 Department of Vitality’s Diagram of Job of Science.
米国Department of Vitality’s Diagram of job of Science は、米国内の身体科学における基礎検査の最高の最大の支持者であり、多くの最も困難な問題に取り組むために取り組んでいます。私たちの時代の差し迫った課題。追加情報については、https:// energy .gov/ s c に相談してください。 ience.

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