美高校研发新型锂-空气电池 耐久性增强

美国得州大学奥斯汀分校(UT Austin)的研究人员近日发现，当锂-空气电池在碱性条件下，使用重新排序的Pd3Fe/C催化剂可以让其发生氧还原反应从而增强电池活性和耐久性。

相比无序Pd3Fe/C、Pd/C以及Pt/C催化剂，新型有序Pd3Fe/C催化剂活性和耐久性表现更好。

据《美国化学学会杂志》报道，新型Pd3Fe/C催化剂使锂-空气电池的循环性能超过880小时(220次循环)，而其来回过电压(round-trip overpotential)仅增加了0.08 伏。

UT Austin的研究人员总结出，新型催化剂可以完美替代传统Pt/C催化剂，用作碱性电解质的空气阴极。在有序金属中间相中，每个晶格上仅分布一种原子，且有序相能够提供可预测的控制结构、几何和电子效应。

研究人员还指出，由于化学反应中的热含量引起金属中间相变化，电池结构稳定性也将有所增强，而有序金属间催化剂似乎还具有不同的催化性能。

目前UT Austin研究人员正在探讨基于Pt的催化剂与基于Pd的催化剂是否存在相关联系，经过一系列试验后，研究人员发现，有序Pd3Fe/C与Pt/C催化剂的极化曲线几乎重叠，这也表明两种催化剂在锂-空气电池氧还原反应中的活性类似。

UT Austin研究小组还计算出有序Pd3Fe/C最大能量密度为11.7毫瓦/平方厘米，Pt/C则为12.3毫瓦/平方厘米。在第1次循环，使用有序 Pd3Fe/C作为氧还原反应催化剂的电池来回过电压增至0.9伏，第55次循环则增至0.92伏，而第220次循环来回过电压则增至0.98伏。

而使用Pt/C作为氧还原反应催化剂的电池，起初来回过电压为0.9伏，第55次循环则增至1.31伏，上述变化表明了有序Pd3Fe/C催化剂明显增强了锂-空气电池的循环稳定性。