确定影响高能量密度锂空气电池循环寿命的主要因素

NIMS和SoftBank发现，高能量密度锂空气电池的循环寿命主要受电解液体积与电极面积比的影响。该团队开发了一种技术，用于量化形成的副反应产物和电池电化学反应中使用的氧气。使用该技术，该团队能够精确评估反应物和产物之间的总体平衡，从而实现了这一发现。这些结果可以促进有关实用锂空气电池的研发。

锂空气电池有潜力发展成最终的可充电电池：它们重量轻且具有高能量容量，其理论能量密度是当前锂离子电池能量密度的几倍。由于这些潜在的优势，预计它们将适用于多种技术，例如无人机，电动汽车和家用电力存储系统。NIMS-SoftBank先进技术开发中心成立于2018年，一直在进行锂空气电池研究，以实现该电池在各种技术中的实际使用，包括移动电话基站，物联网和HAPS(高空平台)站)。为此目的，延长电池循环寿命特别重要。锂空气电池并评估其循环寿命。另外，仅有几种用于定量测量电池电化学反应中涉及的物质(例如，用作阴极活性材料的氧气和气态副产物)的方法。由于这些限制，无法测量反应物和产物之间的总体平衡，因此难以确定影响电池循环寿命的主要因素，并减慢了实用锂空气电池的研发速度。

该研究小组最近开发了一种技术，该技术能够量化电化学反应中使用的氧气以及在充电和放电循环中产生的气体和挥发性物质。然后，该团队使用该技术来精确分析由NIMS-SoftBank先进技术开发中心开发的高能量密度锂空气电池中发生的复杂电化学反应。结果，该团队首次发现锂空气电池的循环寿命主要受电解液体积与电极面积容量之比的影响。这意味着可以通过减小电极的面积容量同时保持电解质的体积恒定来延长电池循环寿命。但是，减小电极的面积容量也会导致电池的能量密度降低。因此，实际锂空气电池的开发将需要在设计电池和评估电池材料的过程中优化比率参数。

在未来的研究中，我们打算开发减少电池中电化学反应产生的副产物的方法，从而加快NIMS-SoftBank先进技术开发中心的努力，使锂空气电池投入实际使用。

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