배터리 사용은 매우 중요합니다.전력 배터리는 교통 분야에서 전기화의 핵심이며, 이산화탄소 배출량을 크게 줄이는 것을 간접적으로 촉진할 수 있습니다.에너지 저장 분야에서 배터리의 적용은 재생 에너지 전력 공급의 안정성과 신뢰성을 보장 할 수 있습니다.
하지만 어떻게 하면 저렴한 배터리, 높은 에너지 밀도, 그리고 더 긴 수명을 만들 수 있을까요? 과학자들은 끊임없이 탐구하고 있으며, 다양한 기술적 경로들도 그들의 마술을 보여주고 있습니다.리?? 이온 배터리는 현재 주류입니다.
이제 새로운 기술이 있습니다. 기존의 리?? 이온 배터리보다 7배 더 높은 배터리 에너지 밀도 뿐만 아니라하지만 이산화탄소를 탄산화물과 탄소로 고정시켜 전기 에너지를 생산할 수 있습니다.그것은 리?? 이산화탄소 배터리 (Li-CO2 배터리).
리?? 이산화탄소 배터리는 에너지 저장과 탄소 포착의 이중 장점을 가지고 있습니다.
이 새로운 전기 화학 에너지 저장 시스템은 광범위한 응용 가능성을 가지고 있으며, 그 시작부터 과학 연구자들의 연구 관심을 끌었습니다.
하지만 새로운 기술 개발과 적용은 단계적으로 이루어져야 합니다.연구원 들 은 리?? 이산화탄소 배터리 개발 이 아직 초기 단계 에 있다고 말 하였다예를 들어, 가장 중요한 촉매의 생산 방법은 여전히 상대적으로 느리고 비효율적입니다.효율적인 전기 촉매 물질을 찾아내고 그 반응 메커니즘을 깊이 이해해야 합니다..
그래서 서리 대학교는 Imperial College London and Peking University have recently developed a new electrochemical test platform that can help accelerate the evaluation and development of lithium-carbon dioxide battery catalysts전통적인 방법과 비교할 때, 이 새로운 방법은 매우 비용 효율적이고 효율적이며 제어 할 수 있습니다.그리고 리?? 이산화탄소 배터리 개발과 응용에 직면한 문제를 극복 할 것으로 예상됩니다..
리?? 이산화탄소 배터리의 과거와 현재
현대적 의미의 2차 (재충전 가능한) 리?? 이온 배터리는 1983년에 탄생했습니다.당시 리?? 이온 배터리 개발을 촉진하는 핵심 인물, 노벨 화학상을 수상했습니다.
나중에 더 많은 장비와 제약의 사용 요구 사항을 충족시키기 위해 연구자들은 리?? 산소 (Li-O2) 배터리 (즉, 리?? 공기 배터리) 연구에 계속 투자했습니다.오늘날 리?? 이산화탄소 배터리 또한 이 기초를 바탕으로 개발되었습니다..
리?? 이산화탄소 배터리는 배터리가 충전되면 리?? 이온이 전자의 양전자에서 전해질을 통해 음전자로 이동한다는 원리에 따라 작동합니다.음전극으로 사용되는 탄소는 많은 미세포로층 구조를 가지고 있습니다. 음전극에 도달하는 리?? 이온은 탄소 층의 미세포에 내장되어 있습니다.따라서, 더 많은 리?? 이온이 내장되면 더 높은 충전 용량입니다.
같은 방식으로 배터리 사용 (부하) 도중, 음전자의 탄소층에 내장된 리?? 이온은 탈출하여 양전자에 다시 이동합니다.더 많은 리?? 이온이 양극으로 돌아갈수록, 방출 용량이 높을수록
리?? 이산화탄소 배터리는 발전 잠재력이 큰 재충전 배터리로서 매우 높은 에너지 밀도를 가지고 있습니다.그리고 더 높은 에너지 밀도를 가진 배터리는 부피 단위당 더 많은 전기를 저장할 수 있습니다..
기존의 리?? 철포스페이트 배터리의 현재 에너지 밀도는 200Wh/kg 이하이고, 세차 리?? 배터리의 에너지 밀도는 200-300Wh/kg 사이인 것으로 이해된다.썬 시강, 중국 과학 아카데미의 학자, 리?? 이온 배터리의 현재 에너지 밀도는 천장에 가깝다고 말했다.리?? 이산화탄소 배터리의 이론적 에너지 밀도는 1876Wh/kg까지 높습니다.이는 일반적인 리?? 이온 배터리보다 7배가 넘습니다.
뿐만 아니라, 리-CO2 배터리에서 회수 가능한 전기 화학 반응 (4Li + 3CO2 = 2Li2CO3 + C (E0 = 2.80 V 대 Li/Li+) 은 또한 CO2를 고정하는 새로운 방법입니다.전통적인 이산화탄소 고정 방법은 지속적인 에너지 공급을 필요로 합니다.이 에너지 공급이 화석 연료 생산 용량에 기반한다면 더 많은 CO2가 배출 될 것입니다. 비교적 리?? 이산화탄소 배터리는 훨씬 더 깨끗한 방식으로 탄소를 압축합니다.
리?? 이산화탄소 배터리는 핵심 배터리 기술과 기후 변화 퇴치에 이중적인 기여를 할 수있는 중요한 탄소 포착 기술이라고 말할 수 있습니다.
하지만 아직 개발 초기 단계 입니다. 리?? 이산화탄소 배터리 의 성능 에 영향을 주는 여러 가지 요인 이 있습니다.
배터리 반응 과정에서 리?? 탄산 (Li2CO3) 은 주 방출물로서 광대역 격리체로 충전 중에 분해 운동이 느려질 수 있습니다.주기에, Li2CO3는 불완전 분해와 돌이킬 수없는 변환을 겪습니다. The formation of and the accumulation of solid carbonate materials on the cathode surface will also lead to a significant decrease in electrochemical performance until the "sudden death" of the Li-CO2 battery.
이 문제를 해결하기 위해방출 및 충전 중에 변환 반응 운동학을 가속화하기 위한 양방향 촉매 개발은 Li-CO2 배터리의 에너지 효율과 주기 수명을 향상시키는 열쇠입니다..
다기능 전기화학 시험 플랫폼의 사용은 무엇입니까?
이에 따른 과제를 해결하기 위해 서리 대학교의 연구자들은런던의 임페리얼 칼리지와 베이징 대학교는 동시에 여러 작업을 수행할 수 있는 다기능 칩 내 전기 화학 테스트 플랫폼을 설계했습니다.이 플랫폼은 전기 촉매 검사, 운영 조건 최적화 및 고성능 리?? -CO2 배터리에서 CO2 변환 연구를 촉진합니다.
연구자들은 전통적인 Li-CO2 배터리 촉매 탐사 방법이 주로 시행착오 방법과 단일 모드 특성화 / 테스트 기술에 의존한다고 말했습니다.시간이 많이 걸리고 효율적이지 않은.
따라서,단순화된 다기능 테스트 플랫폼을 구축하여 촉매 물질을 신속하게 검사하고 단시간에 다모드 특성화 테스트를 수행하고 나노 규모 공간 해상도를 확보할 필요가 있습니다.리-CO2 배터리의 신흥 기술을 더 포괄적으로 이해하고 개발을 가속화하기 위해 개발합니다.
연구자들에 의해 개발되고 설계된 "실험실 칩 LCB 플랫폼"은 3전자 전기 화학 테스트, 촉매 검사,그리고 화학적 성분과 형태적 진화의 현장 검출.
이 플랫폼을 이용해서연구자들은 체계적으로 변환 반응을 촉진하는 일련의 후보 촉매의 잠재력을 평가하고 그들의 역행성과 반응 경로를 연구했습니다..
후보 촉매는 고밀도 나노 입자 상태의 플래티넘, 금, 은, 구리, 철 및 니켈입니다. 마지막으로 플래티넘 나노 입자를 촉매로 사용할 때배터리는 명백한 최소 편광 성능을 가지고 있습니다 (0이 실험 결과는 또한 리?? 이산화탄소 배터리의 개발 잠재력을 보여줍니다.
연구자들은 리?? 이산화탄소 배터리 (LCB) 플랫폼이 다음을 포함한 추가 탐사에 중요한 역할을 할 수 있다고 말합니다.
(1) 리?? 이산화탄소 배터리 반응에 안정적인 용매로 전해질을 스크린하여 미세 유체 시스템을 통합하거나 플랫폼에 다른 준 고체 전해질을 패턴화함으로써;
(2) 다른 리?? 안도 보호 전략을 탐구하거나 리?? 이산화탄소 배터리를위한 다른 프리 리?? 안도를 검사하십시오.
"저기 배출에 대한 새로운 기술을 개발하는 것이 중요합니다. 우리의 랩 온 칩 플랫폼은 이를 달성하는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다. 그것은 또한 금속 공기 배터리와 같은 다른 시스템에 적용 될 수 있습니다.연료전지 및 광전기화학전지"라고 대학의 수석 강사 유롱 자오가 말했습니다.
전체적으로 LCB 플랫폼의 설계는 촉매의 신속한 검진을 포함하여 리?? 이산화탄소 배터리 개발에 직면한 문제를 극복 할 것으로 예상됩니다.반응 메커니즘에 관한 연구, 그리고 나노 과학에서 최첨단 탄소 제거 기술에 대한 실용적인 응용.