如何評價劍橋大學 Clare P. Grey 教授提出的高性能鋰氧電池?

原論文於2015年10月30日發表於science, 摘要鏈接如下:

Cycling Li-O2 batteries via LiOH formation and decomposition

論文使用還原過的氧化石墨烯(rGO)電極,DME電解液,碘化鋰作為mediator,放電產物為氫氧化鋰。成果主要取得以下突破:

1. 高效率,充放電電壓損失降至0.2V, 能量效率達93.2%

2. 長壽命,1000mAh/gc的充放電深度下循環2000圈無衰退

3. 大容量,最大可逆循環深度20000mAh/gc, 換算成正極重量約1000mAh/g, 相當於當前鋰離子電池的4-8倍。

4. 高電流(相對於同類鋰氧電池),最高0.16mA/cm^2

5. 減少了電解液吸水對電池的影響

問題在於,此項成果對學術界和工業界分別有怎樣的影響?距離實用化還有多遠?rGO的使用是否會導致其成本難以降低?

(說人話就是,會不會把我們這些做別的電池滴磚狗統統嘁哩喀喳掃地出門?&>_&<)


謝邀,這篇文章我看了,由於在出差,我就撿重要的說幾句:

1,這篇文章從學術的角度來說水平很高,從問題提出,到研究思路、實驗設計以及各種測試都做得很到位、很細。做基礎研究的應該好好學習一下。Clare教授的水平我是很佩服的,她的固體核磁水平,在鋰電乃至固態材料領域獨樹一幟。

2,對於這篇文章報道的成果來說,其實還是在用Li-O2的老梗。對於動輒上萬的容量,高達5000多的能量密度,建議還是忽略為好。雖然次此文中計算容量精確了很多,但只算石墨烯電極的質量(只有大概0.01mg),用這麼小的分母來除,算出的質量容量mAh/g有多大就可想而知了。不考慮所有生成物的質量,不考慮過量鋰的要求,不考慮氧氣鋼瓶的質量(姑且認為氧氣質量為0吧),只這樣計算出的超大容量只是為了忽悠外行吧。如果說這樣就能讓電池和碳氫化合物的能量密度相媲美了,那簡直就是耍流氓。這一點已經被業內早就批透了,但遺憾的是似乎然並卵。。。

3,此文的supporting information的信息量很大,簡略提到了此電池的局限性、討論了各種潛在問題,這才是工業界應該關心的。這個電池依然用鋰金屬負極,這依然鋰氧電池走向工業化第一個必須克服的艱難障礙。這個問題不解決,說什麼都沒有用。第二,氧氣分離問題,怎麼才能從空氣中低成本高效分離出高純氧?這本身就是一個巨大的挑戰。直接用空氣不行嗎?當然不行,氮氣和二氧化碳都會和鋰-氧系統發生反應。低純度的氧都不行,還別說空氣了。用這種電池做汽車能源?一個車背一瓶高純氧,還有鋰金屬燃燒爆炸的可能性,這樣的車你敢開嗎?

4,此文中提到了氫氧化鋰的來源,排除各種因素後發現原來500ppm的水就足可以形成LiOH(在加入LiI的前提下),這些水大概是從空氣環境中吸附或電池器件中帶入的,這麼一點水就可以改變整個鋰氧電池的化學反應,足可見這個體系對環境多麼敏感,這其實也和以前的研究結論相似,就是說鋰氧這個大坑裡各種玩意都在反應:電解液、添加劑、redex shuttle, 過氧化鋰,超氧化鋰、電解液或空氣中的微量水、微量二氧化碳,碳酸化合物,有機自由基。。。大家都在反應,交叉相互反應,一對一, 一對多,多對多,乃至群p。。。就連這篇反應已經研究很深入的文章也提到了,他們不能排除其他副反應,比如是否有碘氧離子或自由基的反應,石墨烯殘基的反應等。對於學術來說可能這裡很有趣,但對於工業界或實際應用來說,那真是要撞牆了。


仔細看了一遍文章,覺得性能真心炸裂。 不說容量,那個穩定性真讓人羨慕。 常被黑的空氣純化,含水問題也好像解決了,但是還是用的鋰片做負極。自己也不是很懂,已經邀請 @哥淡定了,看看他怎麼說。

當然,實驗室產品和工業化有差距,但是突然有了一種鋰空也可以不被黑的感覺。

#畢竟science封面#


前年斯坦福就放了鋰空的衛星,可是產學研轉化真的不是一般難,實驗室產品到量產是非常長的周期。


媒體沒有炒作,科學家也沒有炒作。

請仔細「可能」二字的措辭。


鋰空在實驗室做做,出什麼數據都有可能,因為它就只被測試幾次幾十次。要想成為劃時代的產品,得工業界點頭才行,尤其是汽車這種求安全第一的產品。


突然覺得富鋰是多麼的靠譜


能源車是鋰電池爭論的最激烈的話題。鋰電池的容量固定,內部氫、氧化鋰隨氣候、溫度、使用頻率的不同,內部分解流失的速度也不一樣。備用鋰電池外與測試使用時間這些基礎問題實質論證後,有沒有對其他相關鋰電池的其它突發性可能和安全隱患?例如高速行駛時突然停車之類的,那就太恐怖了…


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