2月11日消息，近日，中國科學技術(shù)大學陳維教授課題組提出了氫氣電極作為正極的電池化學新體系，首次開發(fā)出一種可充電鋰金屬-氫氣電池。
研究成果已發(fā)表于《德國應(yīng)用化學》。
Li-H電池結(jié)構(gòu)和工作示意圖
氫氣是具前景、經(jīng)濟高效的可再生資源之一，擁有合適的氧化還原電位、低過電位、長期穩(wěn)定性，可以在與高活性電催化劑結(jié)合時，成為一種極具吸引力的電池電極材料。
20世紀60年代以來，可充電的鎳-氫氣電池化學體系憑借高穩(wěn)定性、可靠性、耐久性，長期應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。
陳維課題組聚焦氫氣電池，創(chuàng)制了不同類型的氫氣電池體系，包括先進的鎳-氫氣電池、鹵素-氫氣電池、質(zhì)子-氫氣電池、碳-氫氣電池等，具備優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性，在大規(guī)模儲能中展現(xiàn)出了巨大潛力。
不過，這些電池都是將氫氣電極用作負極，并且只能在0.8V至1.4V的有限工作電壓下運行，能量密度相對較低。
研究人員認為，氫氣的優(yōu)異氧化還原特性不僅使其可作為負極，還可作為極具潛力的正極，與低電位負極配對。
研究人員介紹：“氫氣正極的電池在與堿金屬負極結(jié)合時，可展現(xiàn)出更高的能量密度和工作電壓。其中，鋰金屬負極在高電壓和高能量密度的氫氣電池應(yīng)用中具有巨大潛力。”
氫氣正極的優(yōu)異特性，使得可充電鋰金屬-氫氣電池展現(xiàn)出極具吸引力的電化學性能。
此外，研究人員進一步構(gòu)建了一種無負極可充電鋰金屬-氫氣電池，在首次充電時，從低成本的鋰鹽中沉積鋰金屬生成負極，進一步提升了電池的實際能量密度和經(jīng)濟適用性。
Li-H電池綜合電化學性能展示。a倍率性能；b-c長循環(huán)穩(wěn)定性；d-e高溫性能；f-g低溫性能
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