エネルギー：高度に安定かつ柔軟なゼオライト電解質固体リチウム空気電池

固体リチウム（Li）空気電池は、液体電池系が直面する安全性と電気化学的安定性の問題に対処するための、次世代のエネルギー貯蔵の解決策として認識されている。しかし、従来の固体電解質は、リチウム金属や空気に対して不安定であるとともに、低抵抗界面の構築が難しいため、固体Li空気系への使用には適していない。今回我々は、単独の固体電解質として極めて薄い高イオン伝導性リチウムイオン交換ゼオライトX（LiX）膜を有する、一体型固体Li空気電池を報告する。この電解質は、in situ組み立て戦略を用いて、アノードとしての鋳造リチウムおよびカソードとしてのカーボンナノチューブと一体化されている。ゼオライトは固有の化学的安定性を有するため、リチウムや空気の影響による電解質の劣化が効果的に抑制される。この電池は、容量がカーボンナノチューブ1 g当たり1万2020 mAhで、電流密度が500 mA g⁻¹で容量が1000 mAh g⁻¹の時のサイクル寿命は149サイクルである。このサイクル寿命は、同じ条件下における、リン酸リチウムアルミニウムゲルマニウムを用いた電池の12サイクルや有機電解質を用いた電池の102サイクルよりも長い。ゼオライトを用いたLi空気電池の電気化学的性能、柔軟性、安定性によって実用的な応用の可能性が得られ、これはLiイオン電池、Na空気電池、Naイオン電池などのエネルギー貯蔵系にも拡張できる可能性がある。

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