Fjerlette metalkatoder til stabile lithium-ilt batterier

Lithium-oxygen-systemer kan en dag overgå nutidens lithium-ion-batterier på grund af deres potentiale for høj energitæthed. Imidlertid, en række vigtige spørgsmål, såsom deres dårlige elektrokemiske stabilitet skal løses, før disse systemer med succes kan konkurrere med nuværende genopladelige batterier. I dag, i ACS Central Science , forskere rapporterer om en ny type katode, hvilket kunne gøre lithium-ilt-batterier til en praktisk mulighed.

Xin-Bo Zhang og kolleger bemærker, at de fleste problemer forbundet med lithium-oxygen batterisystemer opstår fra to stærkt reducerede iltarter, der let reagerer med elektrolytten og katoden. Kulstof er en almindelig stærkt ydende katode, men det er ustabilt i disse systemer. Så, holdet antog, at nøglen til at låse op for lithium-oxygen-batteriers potentiale kunne være at skabe katoder, der ikke reagerer på de reducerede iltarter, men som stadig har den samme stærkt ledende, lav vægt, porøse egenskaber ved carbonkatoder. Det lykkedes forskerne at skabe en ultralet katode helt i metal.

Designet inkorporerede tre former for nikkel, herunder et nanoporøst nikkel-interiør og en guld-nikkel-legeringsoverflade direkte knyttet til nikkelskum. Sammenlignet med kulstofkatoder, systemet har meget højere kapacitet og er stabilt i 286 cyklusser, som er blandt de bedste til lithium-iltsystemer, og er næsten konkurrencedygtig med nuværende kommercielle lithium-ion-systemer. Yderligere eksperimenter viste, at stabiliteten og ydeevnen stammer fra både det anvendte metal og dets nanoporøse struktur, og at begge disse aspekter kunne optimeres for yderligere at forbedre ydeevnen.