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05-18
如果电动汽车要与化石燃料汽车的续航里程相匹配，其电池将需要存储更多能量。
其中，锂空气（锂氧）电池是最佳候选能源，但此类电池一直存在严重障碍。
现在，英国剑桥大学的化学家开发了一种更耐用的设计，有望克服这些问题，使该技术向实际应用迈进了一大步。
宾夕法尼亚州费城德雷塞尔大学的材料科学家 Yury Gogotsi 表示，这种电池由克莱尔·格雷和她在剑桥的同事设计，是一个小型实验室原型，距离汽车电池组还有很长的路要走。
但他们的创新材料组合“解决了几个主要的锂氧技术问题”。
Gogotsi 指出，这项发表在 10 月 30 日期刊《科学》上的研究“看起来确实很有趣”，但强调“这仍然只是关于小型电池的良好科学——实验室工作。
” ”，而不是向市场技术靠拢。
锂空气电池，也称为呼吸电池，利用锂金属与空气中的氧气反应产生的能量。
近20年来，锂空气电池在世界范围内得到了广泛的研究。
通常，此类电池使用锂金属作为负极材料，正极是多孔导电碳材料。
放电时，从负极出发的锂离子在正极与空气中的氧气发生反应，生成称为过氧化锂的固体产物，该产物填充碳电极的孔隙。
充电时，化学过程发生逆转，过氧化锂分解释放氧气。
该电池的存储容量理论上是目前市场上锂离子电池的10倍，但在实际应用中存在几大缺陷。
据介绍，锂空气电池的反应产物过氧化锂和反应中间产物超氧化锂具有很高的反应活性，会分解电解液。
因此，经过几次充放电循环后，电池电量会急剧下降，电池寿命会更长。
短的;由于过氧化锂的导电性较差，充电时很难分解，需要较高的充电电压，还可能引起电解液和碳电极分解等副作用；放电时，过氧化锂会堵塞多孔碳电极，导致放电提前结束；充电时，锂金属负极表面会以枝晶的形式向正极生长，最终可能导致短路，存在安全隐患；锂金属会与空气中的水蒸气、氮气、二氧化碳发生反应，导致负极材料的消耗，最终使电池失效。
在这项最新工作中，研究人员改用多层大孔石墨烯作为正极材料，使用水和碘化锂作为电解液添加剂，最终生产并分解氢氧化锂，而不是以往电池中的过程。
氧化锂。
氢氧化锂比过氧化锂更稳定，大大减少了电池中的副反应，提高了电池性能。
除了帮助分解氢氧化锂之外，碘化锂似乎还起到保护锂金属负极的作用，使电池在一定程度上不受多余水分的影响。
如果没有它，等量的水会直接导致电池失效，完全无法充放电。
研究人员开发的锂空气电池模型的存储容量约为瓦时/千克，约为现有锂离子电池的8倍。
可充放电数千次，首循环充放电效率高达93%。
放电时可以使用电池中93%的能量。
研究人员指出，这项工作为加速锂空气电池的发展提供了许多新思路，例如利用多层大孔石墨烯电极和电解液添加剂来改变电池反应产物、减少电池副反应、提高蓄电能力等。
。
美国帕洛阿尔托博世研究与技术中心的锂空气电池专家杰克·克里斯滕森表示：“据我所知，这是第一次研究这种特殊的材料组合。
”但他指出，要将其商业化，仍有许多步骤需要采取。
面临几个问题。
克里斯滕森特别强调，这种电池提供的电流密度约为汽车所需电流密度的1/50至1/20。
“我们的最佳性能是在非常低的电流密度下实现的，”格雷承认。
“所以我们距离汽车所需的电池动力还很远。
”她强调，如果这项技术能够投入实际应用，将是最有效的。
它可能首先用于可充电电池，而不是汽车电池。
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