全球信息:鋰空氣電池能量密度有望創新高，歷經千次充放電循環仍保持穩定

2023-02-27 10:58:10 來源: 科技日報

(資料圖)

由鋰金屬陽極、空氣基陰極和固體陶瓷聚合物電解質組成的新型鋰空氣電池。圖片來源：美國阿貢國家實驗室

據最新一期《科學》雜志報道，美國能源部阿貢國家實驗室和伊利諾伊理工學院研究人員攜手開發出一種新型鋰空氣電池，其使用固體電解質，不僅安全，且歷經1000次充放電循環仍保持穩定。進一步研究有望讓其能量密度達到鋰離子電池的4倍，不僅能為電動汽車提供更長的續航里程，也有望為飛機和長途卡車提供電力。

研究團隊解釋稱，新型鋰空氣電池的主要新成分是固體電解質，而非通常使用的液體電解質，液體電解質電池可能會因過熱而起火。

此外，過去的鋰空氣電池在放電過程中，金屬陽極中的鋰會穿越液體電解質與氧結合，在陰極處產生過氧化鋰或超氧化鋰。在充電過程中，過氧化鋰或超氧化鋰被分解成鋰和氧。而最新研制電池中的固體電解質由一種陶瓷聚合物組成，這種聚合物材料由相對廉價的元素以納米顆粒的形式制成，能在放電時產生氧化鋰。

阿貢國家實驗室研究人員表示，產生超氧化鋰或過氧化鋰的化學反應只涉及每個氧分子存儲的一個或兩個電子。而產生氧化鋰的化學反應則涉及4個電子，儲存的電子越多，意味著能量密度越高。最新研制出的鋰空氣電池是首個在室溫下實現4個電子反應的鋰空氣電池。

研究團隊指出，此前的鋰空氣電池循環壽命非常短，而新產品歷經1000次充放電循環仍能保持穩定。此外，隨著進一步開發，新款鋰空氣電池的能量密度將高達創紀錄的1200瓦時/千克，幾乎是鋰離子電池的4倍。

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