日本研究人员开发出全固态空气蓄电池

2023-05-26 14:36  来源:新华社  浏览:  

日本山梨大学和早稻田大学合作的研究团队开发出以质子交换膜为电解质,以具有氧化还原活性的有机物为负极的全固态空气蓄电池。这种电池可反复充放电,轻便且安全性好,在弯折状态下也能使用,有望应用于便携电子设备。

据山梨大学和早稻田大学近日联合发布的公报,目前常见的空气电池一般以空气中的氧气作为正极活性物质,以锂等金属作为负极活性物质,再加上水性电解液构成。因为不需要在电池内部储存正极活性物质,空气电池在理论上具有更高的能量密度。然而,现有空气电池多使用溶液电解质,可能发生电解液泄漏等安全问题。此外,作为负极的金属易在环境中的氧气和水分作用下性能下降。

为解决上述问题,两所高校研究人员合作,尝试分别用具有氧化还原活性的有机化合物2,5-二羟基-1,4-苯醌及该化合物的聚合物作为电池负极活性物质,用质子交换膜作为电解质,正极使用含铂催化剂的气体扩散电极,其活性物质为氧气,以此构成全固态空气蓄电池。

通过电流、电位测量,研究人员确认了电池负极发生的反应及其可逆性,并评价了电池的放电速率、充放电循环性能等。研究显示,使用具有氧化还原活性的有机物作为空气电池负极是一种可行的思路。与使用2,5-二羟基-1,4-苯醌作为电池负极相比,用该化合物的聚合物作为负极可显著提升电池放电容量。在15C的放电倍率下,使用2,5-二羟基-1,4-苯醌的聚合物作为负极的全固态空气蓄电池的充放电循环次数可达30次。

相关论文已发表在德国学术刊物《应用化学国际版》上。

公报说,相比于目前常见的空气电池,这种新型全固态空气蓄电池安全性更高,并且使用材料不含水分,不会因水分导致电极性能下降。今后通过提高材料性能,改善耐久性等,这种电池有望用作手机等便携电子设备等的电源。

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