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日本团队开宣布彻底固态的可充电空气电池

  盖世轿车讯 金属一般用作电池负极的活性资料。最近,氧化复原活性有机分子,如醌基和胺基分子,已被用作具有氧复原正极的可充电金属-空气电池的负极,其间质子和氢氧根离子参加氧化复原反响。这种电池体现出超高功能,可接近理论上或许的最大容量。

  此外,在可充电空气电池中运用氧化复原活性有机分子克服了与金属相关的问题,包括构成“树突”,不只会影响电池功能,还对环境发生负面影响。但是,这些电池运用的是液体电解质(就像金属电池相同),会带来首要的安全问题,如高电阻、浸出效应和易燃性。

  据外媒报导,由早稻田大学(Waseda University)和山梨大学(University of Yamanashi,)的Kenji Miyatake教授领导的日本研讨人员开宣布一种全固态可充电空气电池(SSAB),并研讨了其容量和耐用性。

  因为在酸性条件下具有安稳且可逆的氧化复原反响,研讨人员挑选了一种名为2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone(DHBQ)的化学物质及其聚合物poly(2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone-3,6-methylene)(PDBM)作为负极活性资料。此外,他们运用一种称为Nafion的质子导电聚合物作为固体电解质,然后替代了传统的液体电解质。

  Miyatake表明:“据我所知,现在还没有开宣布根据有机电极和固体聚合物电解质的空气电池。”

  SSAB制成后,研讨人员经过试验评价了其充放电功能、倍率特性和循环功能。 他们发现,与运用金属负极和有机液体电解质的典型空气电池不同,该SSAB在存在水和氧气的情况下不会劣化。

  此外,用其聚合物对应物PDBM替代氧化复原活性分子DHBQ可构成更好的负极。在1 mAcm-2的稳定电流密度下,SSAB-DHBQ的每克放电容量为29.7 mAh,而SSAB-PDBM的相应值为176.1 mAh。

  研讨人员还发现,SSAB-PDBM在4 C倍率下的库仑功率为84%,在101°C倍率下逐步下降至66%。尽管SSAB-PDBM的放电容量在30个循环后下降到44%,但经过增加负极的质子导电聚合物含量,研讨人能将其显着进步到78%。电子显微镜图画证明,增加Nafion可进步PDBM基电极的功能和耐久性。

  本研讨证明了SSAB的成功运转,该SSAB包括作为负极的氧化复原活性有机分子、作为固体电解质的质子导电聚合物和氧复原分散型正极。研讨人员期望该电池能够未来技术奠定根底。

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