A novel rechargeable lithium air battery based on oxygen/peroxide redox couple

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H06055
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Device related chemistry
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Matsui Masaki 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (70639210)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 酸素還元 / 蓄電池 / 過酸化水素 / 触媒フリー

Outline of Final Research Achievements

In the present study, we conducted mechanistic analyses of aqueous Li-air battery using oxygen-peroxide redox couple. The reaction product Li2O2 was obtained using 18O2 labeled gas. The hydrolysis process of the formed Li2O2 proved that the peroxide is originally formed by the 18O2 labeled gas. The rotating ring-disk electrode study proved two electron-transfer process of the aqueous lithium-air system. In addition, the binder materials (such as Nafion) content is crucial for the improvement of the reversibility, because the electrolyte solution confined in the composite electrode initiates an effective precipitation of the Li2O2 to maintain the reversible reaction.

Free Research Field

無機物質および無機材料化学関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、既存のリチウムイオン電池に対して、飛躍的なエネルギー密度の向上が期待されているリチウム空気二次電池の充放電特性を向上するための新たな系として、酸素・過酸化水素のredox対の積極的な利用を提案するものである。本研究により、従来は理論エネルギー密度は高くても、それを活かしきれていなかったリチウム空気二次電池のエネルギー効率が大きく向上できる可能性が示唆された。また、可逆性を高める電極構造を提案することで、空気電池実用化への道筋を示すものである。