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500Wh/kg级锂空气电池的开发!具有世界最高水平的能量密度

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摘  要:日本国立研发法人物质与材料研究机构与软银株式会社展开合作,共同开发出500Wh/kg级锂空气电池,并实现了室温下的充放电反应,今后计划将在该500Wh/kg级锂空气电池上搭载正在开发的改良材料组,以大幅度增加循环寿命,争取早日实现实用化。

关键字:500Wh/kg级锂空气电池、改良型材料、多孔碳电极、含氧化还原介质电解液

 

 

概要

 

日本国立研发法人物质与材料研究机构(以下简称“NIMS”)与软银株式会社(以下简称“软银”)展开合作,共同开发出500Wh/kg级锂空气电池,并实现了室温下的充放电反应。本次开发的锂空气电池的质量能量比密度(Wh/kg)远高于现有锂离子电池。此外,对全球已报告的锂空气电池的性能进行全面调查后发现,NIMS开发的锂空气电池在能量密度和循环次数方面均处于世界最高水平。本研究成果向锂空气电池的实用化迈出了一大步。

 

锂空气电池的理论质量能量密度可达现有锂离子电池数倍,被誉为“终极二次电池”。其重量轻、容量大,因此有望应用于无人机、电动汽车和家用蓄电系统等广泛领域。在日本国立研发法人科学技术振兴机构(JST)以高容量蓄电池的研发加速为目的而设立的ALCA新一代蓄电池项目(以下简称“ALCA-SPRING”)的支持下,NIMS进行了基础研究,2018年与软银共同成立了“NIMS-SoftBank尖端技术开发中心”,以手机基站、物联网、HAPS(High Altitude Platform Station)等的实用化为目标进行了研究。锂空气电池在理论上具有非常高的能量密度,然而此前用于特性评价的锂空气电池中,隔膜、电解液等不直接参与电池反应的材料占据电池重量的较大比例,因此很少有人制作出高能量密度锂空气电池并对其进行评价。

 

本次,研究小组基于此前在ALCA-SPRING中的研究,开发出能够最大限度地发挥锂空气电池潜能的独特材料。同时,研究小组将由NIMS-SoftBank尖端技术开发中心开发的高能量密度锂空气电池制作技术应用于这些材料组,全球首次(NIMS调查,截至2021年12月14日)实现了大幅超过现有锂离子电池能量密度(Wh/kg)的500Wh/kg级锂空气电池在室温下的充放电反应。

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