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Forscher Erforschen Reaktions-Vorrichtung von Lithium-Luft Batterie Unter Verwendung der Röntgenstrahl-Photoelektron-Mikroskopie

Published on October 8, 2012 at 6:54 AM

Genau, was Innere fortgeschrittene Lithiumluft Körperverletzungen geht, während sie aufladen und Einleitung ist immer unmöglich, direkt zu beobachten gewesen. Jetzt eine neue Technik entwickelt durch MIT-Forscherversprechen, das zu ändern, Studie dieser elektrochemischen Aktivität erlaubend, wie sie geschieht.

Eine Festkörper-Lithiumluft Batterie (markiert in der Orange) wird innerhalb einer Prüfungskammer an der Hoch entwickelten Lichtquelle an (ALS) Nationalem Laboratorium Lawrence Berkeley, in Vorbereitung auf seine Prüfung unter Verwendung der Röntgenstrahlphotoelektronmikroskopie in Position gebracht (Bildhöflichkeit von Eva Mutoro und von Ethan Crumlin, ALS)

Die Forschung ist gerade in den Zapfen Wissenschaftlichen Berichten veröffentlicht worden.

Die Reaktionen, die innerhalb einer herkömmlichen Lithiumluft Batterie stattfinden, sind komplex, sagen Yang-Shao-Hupe, den Außerordentlichen Professor Gail E. Kendall des Maschinenbaus und der Material-Wissenschaft und der Technik, die der ältere Autor des Papiers war. „Wir konzentrierten uns auf, was während der Aufladung wirklich und des Entladens geschieht,“ sie herausfinden sagen. Das Handeln das benötigte den Gebrauch von einer speziellen Art IntensitätsRöntgenstrahlbeleuchtung bei einem von nur zwei Teildiensten in der Welt, die zum Produzieren solch eines Experimentes fähig ist: die Hoch entwickelte Lichtquelle (ALS) am Nationalen Laboratorium Lawrence Berkeley (LBNL) in Kalifornien.

Dass Teildienst es möglich, die elektrochemischen Reaktionen zu studieren machte, die an der Oberfläche von Elektroden, und die Reaktionen zwischen Lithium und Sauerstoff als die Spannung zu zeigen stattfinden, die an der Zelle angewendet wurde, wurde geändert.

Die Prüfungen verwendeten eine neue Festkörperversion einer Lithiumluft Batterie ermöglicht über Zusammenarbeit mit Nancy Dudney und Kollegen an Oak Ridge Nationalem Laboratorium (ORNL), Shao-Hupe sagt. Beim Entladen, zeichnen solche Batterien in einige Lithiumionen, um Sauerstoff in Lithiumhyperoxyd zu konvertieren. Unter Verwendung ALS waren Yi-Chun Lu, ein postdoc im Labor der Shao-Hupen und Ethan Crumlin, das sein Doktorat von MIT dieses Jahr empfing und jetzt ein postdoc an LBNL ist, zu produzieren ausführliche Spektren von, wie die Reaktion aufklappt und zeigen, dass diese Reaktion auf Metalloxidoberflächen umschaltbar ist. Lu und Crumlin waren die führenden Autoren der neuen Forschungsarbeit.

Ein Mangel an Verständnis von, wie Lithium mit Sauerstoff reagiert, hat die Entwicklung von praktischen Lithiumluft Batterien, die Autoren sagen - aber dieses Baumuster von Batterieangeboten die Aussicht des Speicherns von bis viermal so viel Energie wie heutige Lithium-Ionen-Batterien für ein gegebenes Gewicht gehindert, und konnten eine Taste so sein, Technologie für Energiespeicher, unter anderem Gebrauch aktivierend. Die Meisten vorhandenen Lithiumluft Batterien leiden unter großen Energieverlusten während der Aufladung und des Entladens, und sind nicht imstande gewesen, wiederholte Schleifen erfolgreich zu stützen.

Unter Verwendung des ALS sagt Crumlin, „aktiviert die Untersuchung einer großen Auswahl elektrochemischer Studien in den wirklichen Umweltbedingungen, einschließlich die Fähigkeits… Studie die Oberflächenchemie unserer besonders konstruierten Festkörperlithiumdioxidzelle.“

Diese neue Methode für das Studieren der Reaktionen solcher Batterien konnte Forschern in ihrer Suche ausführlich helfen, bessere Batterien zu konstruieren. Solche Verbesserungen Lithiumluft Körperverletzungen, sagt Shao-Hupe, könnte Rundreise-Leistungsfähigkeit (Energiespeicherung zwischen Ladung und Einleitung) und das Schleifenleben (die Fähigkeit, eine Körperverletzung viele Male aufzuladen und zu entladen) möglicherweise erhöhen.

Diese Studie zeigte, dass die Anwendung von Metalloxiden als die Sauerstoffelektrode eine Lithiumluft Batterie möglicherweise aktivieren könnte, seine Leistung über vielen Schaltzyklen beizubehalten. Die Einheit, die in dieser Studie verwendet wurde, wurde lediglich für Forschung, nicht als praktische Batterieauslegung an sich konstruiert; wenn sie in einer wirklichen Zelle, sagt Lu, konnten solche Auslegungen wiederholt werden, die Langlebigkeit von Lithiumluft Batterien erheblich verbessern.

Die Beobachtungsmethode dieses entwickelte Team könnte Auswirkungen für Reaktionen Lithiumluft Batterien weit darüber hinaus studieren haben, sagt Shao-Hupe. Diese Forschung, sagt sie, „zeigt auf ein neues Paradigma des Studierens von Reaktionsvorrichtungen für elektrochemischen Energiespeicher. Wir können diese Technik verwenden, um viele Reaktionen zu studieren,“ sie sagt. „Sie erlaubt uns, viele verschiedenen elektrochemischen energiebezogenen Prozesse zu betrachten.“

Bruno Scorsati, ein Professor von Chemie an der Sapienza-Universität von Rom, sagt, dass diese Arbeit ist „ein Roman und ein verfeinerter Anflug.“ Scorsati fügt hinzu, dass diese Forschung markiert „einen Schritt nach vorn im Fortschritt des Wissenschaft und Technik dieser Super-hochenergie Speicheranlagen.“

Quelle: http://web.mit.edu

Last Update: 8. October 2012 08:26

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