传统锂电迎来新挑战 新工艺解决锂空气电池关键瓶颈
随着全球变暖的加剧，减少对化石燃料的依赖并转向可持续的绿色能源已成为当务之急。电动汽车就是这一过程的“关键一步”。然而，电动汽车需要高能量密度的电池才能更好地工作，而传统的锂离子电池在这方面已略显疲态。
理论上，锂空气电池比锂离子电池能提供更高的能量密度。然而，在实际应用之前，这些电池需要提高能效，提高循环特性，降低氧化还原反应充放电所需的过电位。
为了解决这些问题，需要一种合适的催化剂来加速电池内部的析氧反应（OER）。OER是一种极其重要的化学反应，涉及到水的分解，可以提高电池的性能。稀有和昂贵的贵金属氧化物如钌氧化物（RuO2）和铱氧化物（IrO2），通常被用作加速金属-空气电池OER的催化剂。
更便宜的催化材料包括过渡金属，如钙钛矿型氧化物和氢氧化物，它们对OER具有高活性。CoSn（OH）6（CSO）就是一种钙钛矿型氢氧化物，是一种很有前途的OER催化剂。然而，目前合成CSO的方法十分缓慢——需要超过12小时，而且还需要多个步骤。
日本芝浦工业大学（Shibaura Institute of Technology）最近在这方面取得了突破。他们仅用了一个步骤、且在20分钟内就合成了CSO。据悉，该团队使用了溶液等离子体工艺，这是一种在非热反应领域合成材料的尖端方法。
最新研究成果已于近期发表在了《可持续能源与燃料》杂志上。该团队使用X射线衍射仪显示，通过将PH值调整到大于10到12的值，可以从前体溶液合成高度结晶的CSO。通过透射电子显微镜，他们进一步注意到CSO晶体呈立方体形状，尺寸约为100-300纳米。
此外，该团队还使用电化学方法研究了CSO作为OER催化剂的特性。他们观察到，在电流密度为10 mA/cm2时，合成的CSO具有350 mV的过电位。在pH12下合成的CSO在所有合成样品中具有最好的催化性能。
而且，根据研究人员的说法，该样品的催化性能甚至比商业级的RuO2还要好。总的来说，上述研究首次描述了一种简单高效的合成CSO的方法，为开发新一代锂空气电池铺平了道路。
“合成的CSO对OER表现出优异的电催化性能。我们希望钙钛矿型CSO材料将应用于能源设备，并将有助于电动汽车的提高能效，”研究人员补充说。
