據美國《每日科學》網站21日報道, 美國科學家設計出一種新型鋰空氣電池, 可在自然空氣環境下工作, 並在破紀錄的750次充電/放電迴圈後仍能正常工作. 研究人員表示, 這款鋰空氣電池有望掀起電池領域的新革命, 相關論文發表於最新一期的《自然》雜誌.
鋰空氣電池通過鋰和空氣中的氧結合成過氧化鋰實現放電; 再通過施加電流逆轉這一過程而完成充電. 和目前的可充電電池中盛行的鋰離子[y1]技術相比, 鋰空氣電池理論上可存儲的能量要多得多, 但其發展面臨幾大障礙.
中科院長春應用化學研究所稀土資源利用國家重點實驗室張新波研究員對科技日報記者解釋道, 首先, 鋰正極[y2]會氧化, 且由於二氧化碳和水蒸氣的存在, 會在正極處生成大量的有害副產物. 因此, 大多數鋰空氣電池不能在真正的自然空氣環境下長期工作. 此外, 由於氧氣是助燃劑, 也可能造成嚴重的安全風險.
在最新研究中, 來自伊利諾斯大學和阿貢國家實驗室的科研團隊, 對鋰空氣電池的正極, 負極和電解質 (電池的三個主要部件) 都進行了改造, 得到的獨特組合克服了這些挑戰.
他們在鋰正極上塗了一層碳酸鋰薄層, 該層會讓來自正極的鋰離子進入電解質, 同時防止其他化合物到達正極. 此外, 新電池的負極創新性地使用了二硫化鉬作為催化劑; 另外, 新的電解質由離子液體和二甲基亞碸 (電池電解質的常見組分) 混合製成, 可促進生成過氧化鋰這一主要的電化學反應, 大大降低了其他副反應的發生, 並提升了電池的效率.
張新波說: '這種全新的電池設計思路, 極大地拓展了鋰空氣電池的實際應用領域, 可以吸引更多科研人員投入其中, 大力推動鋰空氣電池的應用進程. '
不過, 研究人員表示, 為了將最新實驗電池商業化, 還有很多工作要做. 張新波也指出, 電解液在電池中的成本不可忽視.
