Traditionel eutektisk legering bringer nyt håb til metal-oxygenbatterier med høj energi densitet

Nuværende lithium-ion intercalation teknologi, selv når den er fuldt udviklet, er utilstrækkelig til at imødekomme den stigende efterspørgsel efter energikilder med høj energi-densitet til elbiler og elektronik. Dermed, ikke-vandigt alkalimetal-oxygen (AM-O ₂ :AM =Li, Na, etc.) batterier er placeret til at erstatte konventionelle lithium-ion-batterier på grund af deres ultrahøje teoretiske energitæthed.

Imidlertid, AM er ekstremt reaktiv over for luft og næsten alle ikke -vandige elektrolytter, resulterer i betydelige parasitiske reaktioner. Desuden, ukontrollabel Li eller Na metalplettering/stripping, generelt fremstår som dendritter, fremkalder let kortslutninger ledsaget af brand-/eksplosionshændelser. Derfor, for at opnå en sikker og stabil AM-O ₂ celle, det er vigtigt at løse problemer med dendrit og oxidation/korrosion.

For nylig, et forskerhold ledet af Zhang Xinbo fra Changchun Institute of Applied Chemistry (CIAC), Det Kinesiske Videnskabsakademi, Yan Junmin fra Jilin University, Zhang Yu fra Beihang University Beijing udviklede en AM-O med lang levetid ₂ batteri ved hjælp af Li-Na eutektisk legering som ny metalanode for første gang. Deres resultater blev offentliggjort i Naturkemi .

De fandt ud af, at Li og Na udviste lignende reaktionsaktiviteter og derfor begge kunne anvendes som aktive komponenter i batterier uden at gå på kompromis med den specifikke kapacitet sammenlignet med andre legeringer (f.eks. Na-Sn legering). Ud over, legering af Li og Na forbedrede korrosionsbestandigheden og undertrykte metaldendritvækst.

I et Li-Na legeringsbatteri, ved hjælp af elektrolytadditivet, den resulterende dendrit-undertrykte, oxidationsresistent, og revnefri Li-Na-legeringselektrode gav den nyligt foreslåede aprotiske bimetalliske Li-Na-legering-O ₂ batteri med god ydelse.

Desuden, ved at indføre effektiv O ₂ reduktion/evolutionskatalysatorer (f.eks. Co/NCF), cyklens levetid og hastighedsevne for Li-Na legering-O ₂ batteri blev væsentligt forbedret.

"Vi mener, at denne strategi også kan anvendes på andre metalelektroder, såsom Zn, Mg, Ca, Al og så videre, "sagde Zhang.

I mellemtiden, denne undersøgelse giver vejledning til udvikling af andre bimetalbatterier såsom bimetalionbatterier og bimetal-S batterier. Disse batterier har ny kemi, udviser meget bedre elektrokemisk ydeevne end mono-metal batterier, og vedtage samarbejdsmetoder for at frigøre det store potentiale ved alkalimetalanode.