Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Les Chercheurs Explorent le Mécanisme de Réaction de la Batterie de Lithium-Air Utilisant la Microscopie de Photoélectron de Rayon X

Published on October 8, 2012 at 6:54 AM

Exact ce qui va les batteries de lithium-air avancées par intérieur pendant qu'elles chargent et le débit a toujours été impossible à observer directement. Maintenant, une technique neuve développée par des promesses de chercheurs de MIT de changer cela, permettant l'étude de cette activité électrochimique comme elle se produit.

Une batterie semi-conductrice de lithium-air (mise en valeur dans l'orange) est positionnée à l'intérieur d'une cavité de test à la Source Lumineuse Avancée (ALS) au Laboratoire National de Lawrence Berkeley, en vue de son test utilisant la microscopie de photoélectron de Rayon X (accueil d'image d'Eva Mutoro et d'Ethan Crumlin, les ALS)

La recherche a été juste publiée dans les États Scientifiques de tourillon.

Les réactions qui ont lieu à l'intérieur d'une batterie conventionnelle de lithium-air sont complexes, indiquent le Shao-Cor de Yang, le Professeur Agrégé de Gail E. Kendall de l'Industrie Mécanique et des Matériaux Scientifique et Technique, qui était l'auteur supérieur du papier. « Nous nous sommes concentrés sur le découvrir ce qui se produit réellement pendant charger et décharger, » dit. Faire cela a exigé l'utilisation d'un type particulier d'illumination à haute intensité de Rayon X à une de seulement deux installations dans le monde capable de produire une telle expérience : la Source Lumineuse Avancée (ALS) au Laboratoire National de Lawrence Berkeley (LBNL) en Californie.

Que l'installation a permis pour étudier les réactions électrochimiques ayant lieu sur la surface des électrodes, et pour afficher les réactions entre le lithium et l'oxygène comme tension appliquée à la cellule a été changé.

Les tests ont utilisé une version semi-conductrice nouvelle d'une batterie de lithium-air possible par l'intermédiaire de la collaboration avec Nancy Dudney et les collègues au Laboratoire National d'Oak Ridge (ORNL), Shao-Cor dit. En déchargeant, de telles batteries tirent en quelques ions de lithium pour convertir l'oxygène en peroxyde de lithium. Utilisant des ALS, YI-Chun Lu, un postdoc dans le laboratoire des Shao-Cors, et Ethan Crumlin, qui a reçu son doctorat du MIT cette année et est maintenant un postdoc à LBNL, pouvaient produire les spectres détaillés de la façon dont la réaction dévoile, et prouvent que cette réaction est réversible sur des surfaces d'oxyde de métal. Le Lu et le Crumlin étaient les auteurs importants du rapport de recherche neuf.

Un manque de compréhension de la façon dont le lithium réagit avec l'oxygène a gêné le développement des batteries pratiques de lithium-air, les auteurs disent - mais ce type d'offres de batterie l'espérance d'enregistrer jusqu'à quatre fois autant énergie que les batteries lithium-ion d'aujourd'hui pour un grammage donné, et ainsi pourraient être une clé activant la technologie pour le stockage de l'énergie, entre d'autres utilisations. La Plupart Des batteries existantes de lithium-air souffrent de grandes déperditions d'énergie pendant charger et décharger, et ont ne pu pas supporter avec succès les cycles répétés.

Utilisant les ALS, Crumlin dit, « active l'enquête sur une grande sélection d'études électrochimiques en conditions environnementales réelles, y compris l'étude de capacité… la chimie extérieure de notre cellule semi-conductrice particulièrement conçue de bioxyde de lithium. »

Cette méthode neuve pour étudier les réactions de telles batteries en détail a pu aider des chercheurs à leur recherche à concevoir de meilleures batteries. De Telles batteries de lithium-air d'améliorations, le Shao-Cor indique, pourrait potentiellement augmenter l'efficience aller-retour (retenue d'énergie entre la charge et le débit) et la durée de vie de cycle (la capacité de charger et décharger une batterie beaucoup de fois).

Cette étude a prouvé que l'utilisation des oxydes métalliques comme électrode à oxygène pourrait potentiellement permettre à une batterie de lithium-air de mettre à jour sa performance au-dessus de beaucoup de cycles du fonctionnement. Le dispositif utilisé dans cette étude a été conçu purement pour la recherche, pas comme design pratique de batterie en soi ; si reproduit dans une cellule réelle, le Lu indique, de tels designs pourraient grand améliorer la longévité des batteries de lithium-air.

La méthode d'observation cette équipe développée pourrait avoir des implications pour étudier des réactions bien au-delà des batteries de lithium-air, le Shao-Cor indique. Cette recherche, il dit, « indique un paradigme neuf d'étudier des mécanismes de réaction pour le stockage de l'énergie électrochimique. Nous pouvons employer cette technique pour étudier un grand nombre de réactions, » il dit. « Elle nous permet de regarder un grand nombre de différents procédés énergétiques électrochimiques. »

Bruno Scorsati, un professeur de chimie à l'Université de Sapienza de Rome, dit que ce travail est « un roman et un élan sophistiqué. » Scorsati ajoute que cette recherche marque « un pas en avant dans le progrès de la science et technologie de ces systèmes de stockage de superbe-haut-énergie. »

Source : http://web.mit.edu

Last Update: 8. October 2012 08:26

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit