nagy gravimetrikus és térfogati energiasűrűségük alapján a Li-ion akkumulátorok a hordozható elektronika és az elektromos mobilitás választott technológiája. A Li-ion akkumulátorok pozitív és negatív elektródái képesek tárolni a Li-t, amelynek fajsúlya döntő tényező az energia sűrűségében. Mivel a Li-ion inszerciós vegyszerek energiasűrűsége megközelíti a határértéket, az intenzív kutatás a nagy kapacitású anódok és katódok felé irányul. A Li-air vagy a Li−O2 akkumulátorok rendkívül magas elméleti fajlagos energiasűrűségük miatt nagy potenciállal rendelkeznek energiaigényes alkalmazások, például elektromos járművek.
a tipikus aprotikus Li−O2 akkumulátorok pozitív elektródáján a (dis)töltési folyamat a li2o2 képződése (oxigén redukciós reakció, ORR) és bomlása (oxigén evolúciós reakció, OER) révén megy végbe a 2LI+ + O2 reakció szerint. A kihívások a következők:
- Li2o2 reverzibilis képződése reális ciklikus körülmények között
- megakadályozza az elektrolit bomlási reakcióit.
a végső anód a Li-fém, amelynek legnagyobb fajlagos kapacitása Li (3860 mAh g-1), több mint tízszer nagyobb, mint a standard grafit anódok (370 mAh g-1), és a legalacsonyabb redoxpotenciál (-3,04 V A standard hidrogénhez képest). A kihívások a következők:
- az elektrolit bomlási reakcióinak megakadályozása és a Li-fém elektrolit interfész stabilizálása
- reverzibilis kompakt li-fém bevonat, amely megakadályozza a Li-dendrit képződését.
jelenleg a kihívás ezen alapvető folyamatok jobb megértése és a hosszú ciklus élettartam elérése stabilabb elektrolitok kifejlesztésével és a reverzibilis Li2O2 és Li-fém képződésének és bomlásának jobb szabályozásával.
az elektrokémiai energia (lásd) csoport elektródák tárolásán belül megvizsgálják a Li-metal és Li2O2 katódok alapvető mechanizmusait, és új anyagokat fejlesztenek ki a jobb teljesítmény elérése érdekében.
