近年,有關高氯酸鋰電池的研究取得了令人振奮的進步,在此舉一個研究實例。2012年,英國圣安德魯大學Bruce研究小組設計了一款鋰-空氣電池,以二甲基亞砜(DMSO)作電解液的溶劑,電解質溶質為高氯酸鋰(LiClO4)或六氟合磷酸鋰(LiPF6),以納米多孔金作正極材料,金屬鋰作為負極,氧氣的壓強為101 kPa。該電池表現出良好的循環性能,需要的充電電壓低,充電速率比以碳材料作電極的電池快。循環100次之后,仍擁有95%的容量。循環至第100次時,正極處生成的Li2O2純度仍大于99%,且它在充電時可被完全氧化為氧氣。該電池體系表現出如此優異的電化學性能,是得益于使用了納米金電極和穩定性良好的電解液。 這個電池使用納米多孔金作正極材料。納米多孔金是利用金屬的活潑性差異而制得的。將金箔合金中的活潑金屬溶解掉,在金納米骨架里就留下了孔洞通道。這種多孔金保留了金的可焊性、導電性、延展性、高結構強度、耐高溫、高化學惰性等特點。作為電極,它具備電阻小、充放電過程中穩定、表面積大的多孔結構能為電極反應提供充足的場所、氧氣及電解質可在空隙中順利擴散等優點。相比于傳統的多孔碳電極,納米金做正極時,電極反應物Li2O2在充、放電過程中的形成和分解速度明顯加快,使電池表現出了更好的循環性。 電解液以有機物DMSO作為溶劑,其分子式為(CH3)2SO,DMSO分子中的氧原子具有孤對電子,有較高的負電荷密度,容易與陽離子Li+發生相互作用,使鋰鹽易溶于其中。不含水的DMSO在80℃以下不會與負極金屬鋰發生副反應;揮發性低,損耗低;在充、放電過程中自身不會大量發生氧化還原反應,不會產生過多副產物而影響電池的充、放電效率。目前,對于金作為正極材料的高氯酸鋰電池,DMSO已經成為有潛力的電解質溶劑。 |