a) Jämförelse av oxidations- och korrosionsbeständighet för Li-Na eutektisk legering och Na-metall. SEM-bilder för Li-Na-legering b), och Na c) elektroder efter fem strippnings-/pläteringscykler. d) Spänningsprofiler för symmetriska metallbatterier. Cykling e), och hastighet f) prestanda för metall-O2-batterier med och utan katalysatorer Kredit:YAN Junmin, ZHANG Yu, ZHANG Xinbo
Nuvarande litiumjoninterkalkationsteknik, även när den är fullt utvecklad, är otillräcklig för att tillgodose den ökande efterfrågan på kraftkällor med hög energitäthet för elfordon och elektronik. Således, icke-vattenhaltig alkalimetall-syre (AM-O 2 :AM =Li, Na, etc.) batterier är placerade för att ersätta konventionella litiumjonbatterier på grund av deras ultrahöga teoretiska energitäthet.
Dock, AM är extremt reaktiv mot luft och nästan alla icke -vattenhaltiga elektrolyter, resulterar i betydande parasitreaktioner. Vidare, okontrollerbar Li eller Na metallplätering/strippning, framträder i allmänhet som dendriter, lätt framkallar kortslutningar tillsammans med brand/explosionshändelser. Därför, för att uppnå en säker och stabil AM-O 2 cell, Det är viktigt att lösa problemen med dendrit och oxidation/korrosion.
Nyligen, en forskargrupp ledd av Zhang Xinbo från Changchun Institute of Applied Chemistry (CIAC), Kinesiska vetenskapsakademien, Yan Junmin från Jilin University, Zhang Yu från Beihang University Beijing utvecklade en AM-O med lång livslängd 2 batteri med Li-Na eutektisk legering som ny metallanod för första gången. Deras resultat publicerades i Naturkemi .
De fann att Li och Na uppvisade liknande reaktionsaktiviteter och därför kunde båda användas som aktiva komponenter i batterier utan att offra den specifika kapaciteten jämfört med andra legeringar (t.ex. Na-Sn-legering). Dessutom, legering av Li och Na förbättrade korrosionsbeständigheten och dämpade metaldendrittillväxten.
I ett Li-Na-legeringsbatteri, med hjälp av elektrolytadditivet, den resulterande dendrit-undertryckta, oxidationsbeständig, och sprickfri Li-Na-legeringselektrod gav den nyföreslagna aprotiska bimetalliska Li-Na-legeringen-O 2 batteri med bra prestanda.
Vidare, genom att införa effektiv O 2 reduktion/utvecklingskatalysatorer (t.ex. Co/NCF), cykelliv och hastighetsförmåga hos Li-Na legering-O 2 batteriet förbättrades avsevärt.
"Vi tror att denna strategi också kan tillämpas på andra metallelektroder, som Zn, Mg, Ca, Al och så vidare, sa Zhang.
Under tiden, denna studie ger en vägledning för utveckling av andra bimetallbatterier som bimetalljonbatterier och bimetal-S-batterier. Dessa batterier har ny kemi, uppvisar mycket bättre elektrokemisk prestanda än mono-metallbatterier, och anta samarbetsmetoder för att frigöra den stora potentialen hos alkalimetallanod.
