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如何評價劍橋大學 Clare P. Grey 教授提出的高效能鋰氧電池?

2015-11-15科學

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品質(只有大概0.01mg),用這麽小的分母來除,算出的品質容量mAh/g有多大就可想而知了。不考慮所有生成物的品質,不考慮過量鋰的要求,不考慮氧氣鋼瓶的品質(姑且認為氧氣品質為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的資訊量很大,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,說什麽都沒有用。第二,氧氣分離問題,怎麽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,這麽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麽敏感,這其實也和以前的研究結論相似,就是說鋰氧這個大坑裏各種玩意都在反應: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裏很有趣,但對於工業界或實際套用來說,那真是要撞墻了。