锂空气电池重大突破：比锂电池耐用10倍

2015-12-09 17:42

　　锂-氧电池或锂空气电池能量密度是锂离子电子的10倍，被业界誉为“终极电池”。理论上这样的能量密度可使电动车续航能力接近传统汽油汽车，电动汽车只充一次电就能从伦敦驶到爱丁堡，而且锂空气电池的成本和重量只有现在市面上销售的电动汽车所使用的锂离子电池的1/5。

　　然而，和其他新一代电池一样，研发人员还需要攻克锂空气电池开发过程中的诸多技术难关。

　　剑桥大学研究人员证明锂空气电池某些技术难关是可以攻克的，在此之前，研究人员就曾做过多次实验尝试，而此次开发的锂-氧电池实验室演示样本具有更高容量、更高能量密度及更高稳定性。

　　此次试验品样本主要使用由石墨烯制成的高度多孔“蓬松”碳电极，以及会改变电池内部化学反应的添加剂，性能更加稳定、更加高效。相关研究结果发表于《科学》（Science）期刊上。虽然此项技术颇有前景，但研究人员慎重表示锂-空气电池投入实际应用仍然需要至少10年时间。

　　剑桥大学化学系教授Clare Grey表示：“此项技术已经取得了重大进步，并引发出了全新的研究领域--虽然我们并未解决化学当中所有的固有问题，但是我们的研究为最终开发出商用产品奠定了前进的道路。”

　　我们日常所使用的许多技术都趋于更小化、更快速、更低价--而电池明显例外。除了智能手机能够维持数天而无需充电以外，电池技术还阻碍了两项主要清洁技术的广泛应用：电动汽车和太阳能发电并网存储。

　　电池最基本的构造由三部分构成：正极、负极、电解液。

　　笔记本电脑及智能手机所采用的锂离子电池，负极由石墨（碳的一种形式）构成，正极为金属氧化物，比如氧化锂钴，电解液为溶解锂盐的有机溶剂。电池工作原理就在于锂离子在两电极间的运动。虽然锂离子电池很轻，但容量会随时间衰减，而且能量密度相对较低，需要经常充电。

　　在过去十年，研究人员一直致力于开发各种锂离子电池的替代品，而锂-空气电池因其能量密度极高，因此被认为是新一代储能技术的终极品。然而，先前尝试的各种电池样本效率低、性能差、会产生意料之外的化学反应、且只能在纯氧当中进行循环。

　　Liu、Grey研发团队在非水基锂-空气电池上采用了与之前试验中非常不同的化学剂，使用氢氧化锂（LiOH）取代过氧化锂（Li2O2）。在加入水和“介质”碘化锂（lithium iodide）之后，没有再出现那么多会导致电池失效的化学反应，使其在多次充放电循环后性能更稳定。

　　通过精确构造电极结构，将其改变成高度多孔的石墨烯，添加碘化锂，并改变电解液的化学成分，研究人员能够将充放电间的电压差减少至0.2 V。电压差越小意味着电池效率越高--之前研究人员只能将锂-空气电池的电压差降到0.5~1.0 V，而0.2V的电压差更接近于锂离子电池，相当于能量效率可高达93%。

　　此外，该样本只能在纯氧下循环，空气当中含有二氧化碳、氮气和水分等都对金属电极有害。

　　Grey表示：“虽然我们仍有大量的基础性研究工作，即便目前的研究结果还处于发展阶段，但我们仍然非常兴奋，此次技术突破告诉我们，这些棘手问题仍然会有很多的解决方案。”

声明： 本网站所刊载信息，不代表OFweek观点。刊用本站稿件，务经书面授权。未经授权禁止转载、摘编、复制、翻译及建立镜像，违者将依法追究法律责任。

共0条评论，0人参与

登录登录即可访问所有OFweek服务

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

暂无评论

图片新闻

行业报告