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美高校研發新型鋰-空氣電池 耐久性增強

鉅大LARGE  |  點擊量:619次  |  2021年12月24日  

美國得州大學奧斯汀分校(UTAustin)的研究人員近日發現,當鋰-空氣電池在堿性條件下,使用重新排序的pd3Fe/C催化劑可以讓其發生氧還原反應從而增強電池活性和耐久性。


相比無序pd3Fe/C、pd/C以及pt/C催化劑,新型有序pd3Fe/C催化劑活性和耐久性表現更好。


據《美國化學學會雜志》報道,新型pd3Fe/C催化劑使鋰-空氣電池的循環性能超過880小時(220次循環),而其來回過電壓(round-tripoverpotential)僅新增了0.08伏。


UTAustin的研究人員總結出,新型催化劑可以完美替代傳統pt/C催化劑,用作堿性電解質的空氣陰極。在有序金屬中間相中,每個晶格上僅分布一種原子,且有序相能夠供應可預測的控制結構、幾何和電子效應。


研究人員還指出,由于化學反應中的熱含量引起金屬中間相變化,電池結構穩定性也將有所增強,而有序金屬間催化劑似乎還具有不同的催化性能。

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目前UTAustin研究人員正在探討基于pt的催化劑與基于pd的催化劑是否存在相關聯系,經過一系列試驗后,研究人員發現,有序pd3Fe/C與pt/C催化劑的極化曲線幾乎重疊,這也表明兩種催化劑在鋰-空氣電池氧還原反應中的活性類似。


UTAustin研究小組還計算出有序pd3Fe/C最大能量密度為11.7毫瓦/平方厘米,pt/C則為12.3毫瓦/平方厘米。在第1次循環,使用有序pd3Fe/C作為氧還原反應催化劑的電池來回過電壓增至0.9伏,第55次循環則增至0.92伏,而第220次循環來回過電壓則增至0.98伏。


而使用pt/C作為氧還原反應催化劑的電池,起初來回過電壓為0.9伏,第55次循環則增至1.31伏,上述變化表明了有序pd3Fe/C催化劑明顯增強了鋰-空氣電池的循環穩定性。


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