日本研制出新型鋰電池 能量密度有望提升6倍

東京大學工程學院的研究人員近日宣布，他們與日本觸媒公司合作，開發出了一種新型的鋰離子電池，其能量密度有望達到現有鋰離子電池的7倍。并且，這種電池在幾乎所有重要方面都進行了提升：更高的容量，更高的安全性，更低的成本。今后，這種電池如果能夠達到實用化，將成為大容量和低價格的革新性電池，使電動汽車的行駛距離出現飛躍性增長。

鋰離子電池正極材料主要使用的是鈷酸鋰，負極材料則為石墨，由于鈷是稀有金屬，所以價格比較昂貴。東京大學教授水野哲孝率領的研究小組發現，在氧化鋰和過氧化鋰之間存在著交換氧的電子的氧化還原反應，如果正極反應利用氧化鋰與過氧化鋰之間的氧化還原反應，而負極反應使用金屬鋰的氧化還原反應，在同等質量的兩電極活性材料下，理論上新型電池的充電量將是現有鋰離子電池的7倍左右。研究團隊在電池的正極上使用了一種新型材料，該材料是通過在氧化鋰晶體結構中添加鈷元素所形成。這可以促進氧化還原反應，而過氧化物和電能也會在這個過程當中被產生和形成。

研究人員聲稱，這種電池的比能量可以達到2570瓦時/千克，比鋰空氣電池的理論比能量（3460瓦時/千克，也是目前鋰電池研發當中的最高水平）略小一些，但作為一種密封設計，這種電池在穩定性（也就是安全性）上要高于鋰空氣電池。測試還顯示，這種電池可以在大電流下進行重復的充放電，這也讓提升充電速度成為可能。

研發團隊表示，這種電池在充放電循環當中不會產生任何不必要的副產品——沒有過量的氧氣或二氧化碳會在反應中產生。

雖然研發團隊聲稱自己的技術沒有明顯的缺陷，但這樣的概念在被實際應用于產品之前還需要進行更加全面的測試。研究小組準備與企業繼續共同開發，弄清電極中過氧化物的狀態以及鈷的作用，進一步改良電極活性材料，從而達到理論容量，在2030年左右達到實用化。報道這一研究成果的論文已經刊登在英國《科學報告》雜志網絡版上。