伊利諾亞理工學院/阿貢國家實驗室（來源：Science）
發布時間：2024-01-09
伊利諾亞理工學院的Mohammad Asadi教授和阿貢國家實驗室Larry A. Curtiss教授通過在基于Li10GeP2S12納米顆粒嵌入改性聚氧化乙烯聚合物基體的復合聚合物電解質中，發現了Li2O是室溫固態鋰-空氣電池的主要產物。該電池可循環充電1000次，極化間隙小，可高速運行。四電子反應是由混合離子-電子-導電的放電產物及其與空氣的界面促成的。這一發現為在室溫下實現鋰基化學提供了新的設計機會，而且電池的能量密度遠遠高于目前鋰離子技術所能提供的。相關成果以“A room temperature rechargeable Li2O-based lithium-air battery enabled by a solid electrolyte”為題發表在《Science》上。
本工作中使用的固態電解質（SSE）是使用硅烷偶聯劑mPEO-TMS合成的，與PEO-LiTFSI基質中的Li 10GeP 2S 12（LGPS）納米顆粒進行化學鍵合。作者使用mPEO-TMS是因為以下三個原因：（1）與PEO相比，其分子結構相似，避免了它們之間的任何相分離；（2）與PEO相比，在一定的分子量范圍內，其Li +轉移數更高；（3）其-OCH3終止，改善了電化學穩定性窗口和合成的SSE的Li陽極穩定性。
結果表明，鋰空氣電池中的SSE可以使室溫、可逆、四電子的Li2O反應在1000次循環中以低極化間隙的速度在空氣中運行。作者還通過進行深度放電-充電實驗來研究這種固態鋰空氣電池的潛力，這種固態鋰-空氣電池單元可以工作到~10.4 mAh/cm2的容量，產生~685 Wh/kg電池的比能量。此外，該電池在空氣中運行良好，沒有任何有害影響。因此，基于SSEs的鋰-空氣電池架構可以被構建，它有利于四電子Li 2O反應，并提供
一個真正的機會來獲得大于1千瓦時/千克的預計比能量，這超出了傳統鋰離子技術。
點擊查看文章詳細內容:https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abq1347
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