baserat på deras stora gravimetriska och volymetriska energitäthet är Li-ion-batterier den teknik som valts för bärbar elektronik och elektrisk rörlighet. De positiva och negativa elektroderna i Li-ion-batterier kan lagra Li, vars specifika vikt är en avgörande faktor i energitätheten. Eftersom energitätheten hos Li-joninsättningskemikalier närmar sig sin gräns riktas intensiv forskning mot anoder och katoder med hög kapacitet. Li-air−eller Li-O2-batterier har stora potentiella kraftenergihungriga applikationer som elektriska fordon på grund av deras extremt höga teoretiska specifika energitäthet.
vid den positiva elektroden i typiska aprotiska Li-O2-batterier fortsätter (dis)laddningsprocessen via bildningen (syrereduktionsreaktion, ORR) och sönderdelning (syreutvecklingsreaktion, OER) av Li2O2 enligt reaktionen 2LI+ + O2 Acc Li2O2. Utmaningar inkluderar:
- reversibel bildning av Li2O2 under realistiska cykelförhållanden
- förhindrar elektrolytnedbrytningsreaktioner.
den ultimata anoden är Li-metall med den högsta specifika kapaciteten för Li (3860 mAh g-1), mer än tio gånger större än standard grafitanoder (370 mAh g-1) och den lägsta redoxpotentialen (-3,04 V kontra standardväte). Utmaningar inkluderar:
- förhindra elektrolytnedbrytningsreaktioner och stabilisera li-metallelektrolytgränssnittet
- reversibel kompakt Li-metallplätering som förhindrar Li-Dendritbildning.
för närvarande är utmaningen att få bättre förståelse för dessa grundläggande processer och att uppnå en lång livslängd genom utveckling av mer stabila elektrolyter och genom bättre kontroll av den reversibla li2o2-och Li-metallbildningen och sönderdelningen.
inom lagring av elektrokemisk energi (se) gruppelektroder undersöks de grundläggande mekanismerna i Li-metall-och Li2O2-katoder och nya material utvecklas för att uppnå förbättrad prestanda.
