op basis van hun grote gravimetrische en volumetrische energiedichtheid zijn Li-ion-batterijen de technologie bij uitstek voor draagbare elektronica en elektrische mobiliteit. De positieve en negatieve elektroden in Li-ion-accu ‘ s kunnen Li opslaan, waarvan het soortelijk gewicht bepalend is voor de energiedichtheid. Aangezien de energiedichtheid van Li-ion insertiechemie haar limiet nadert, wordt intensief onderzoek gericht op anoden en kathoden met een hoge capaciteit. Li-air−of Li-O2-batterijen hebben een groot potentieel voor energie-hongerige toepassingen, zoals elektrische voertuigen, vanwege hun extreem hoge theoretische specifieke energiedichtheid.
bij de positieve elektrode in typische aprotische Li-O2-batterijen, verloopt het (dis)laadproces via de vorming (zuurstofreductiereactie, ORR) en ontleding (zuurstofevolutie-reactie, OER) van Li2O2 volgens de reactie 2Li+ + O2 → Li2O2. Uitdagingen zijn onder meer:
- reversibele vorming van Li2O2 onder realistische cyclische omstandigheden
- ter voorkoming van elektrolytendecompositie reacties.
de uiteindelijke anode is Li-metaal met de hoogste specifieke capaciteit voor Li (3860 mAh g-1), meer dan tien keer groter dan standaard grafietanoden (370 mAh g-1), en de laagste redoxpotentiaal (-3,04 V versus standaard waterstof). Uitdagingen zijn onder meer:
- het voorkomen van elektrolytendecompositiereacties en het stabiliseren van de elektrolyteninterface van Li-metaal
- reversibele compacte li-metaalplaten die de vorming van Li-dendriet voorkomen.
momenteel bestaat de uitdaging erin deze fundamentele processen beter te begrijpen en een lange cyclusleven te bereiken door de ontwikkeling van stabielere elektrolyten en een betere beheersing van de reversibele li2o2-en Li-metaalvorming en-ontleding.
binnen de opslag van elektrochemische energie (zie) groep elektroden worden de fundamentele mechanismen in Li-metaal en Li2O2 kathoden onderzocht en worden nieuwe materialen ontwikkeld om betere prestaties te bereiken.
