劍橋大學(xué)新技術(shù)提升鋰空氣電池容量

隨著電動(dòng)汽車的越來越普及，研究人員也開始將精力集中在研究鋰空氣電池上。因?yàn)殇嚳諝怆姵乇蠕囯x子電池輕得多，更輕的汽車意味著更長(zhǎng)的續(xù)航里程。從理論上來說，鋰-空氣電池相對(duì)于鋰離子電池有巨大的優(yōu)勢(shì)，前者的能量密度最高為后者的10倍。因此，鋰-空氣電池目前是全球的研究熱點(diǎn)。

據(jù)報(bào)道，在此之前，由于這種化學(xué)上的不穩(wěn)定，鋰空氣電池會(huì)顯示出性能迅速衰退的現(xiàn)象。英國(guó)劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)出的鋰空氣電池，成功解決了這種技術(shù)中的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的問題?；谶@項(xiàng)技術(shù)，單位體積可充電電池的容量將達(dá)到當(dāng)前最優(yōu)秀電池的5倍。這將極大地提升電動(dòng)汽車的單次充電行駛里程，同時(shí)給儲(chǔ)電設(shè)備行業(yè)帶來變革。

劍橋大學(xué)的研究人員改用多層次的大孔石墨烯作為正極材料，利用水和碘化鋰作為電解液添加劑，最終產(chǎn)生和分解的是氫氧化鋰，而不是此前電池中的過氧化鋰。氫氧化鋰比過氧化鋰要穩(wěn)定，大大降低了電池中的副反應(yīng)，提高了電池性能。其中碘化鋰除了幫助分解氫氧化鋰外，似乎還起到了保護(hù)鋰金屬負(fù)極的作用，使電池對(duì)于過量的水有一定的免疫性。沒有它，同量的水會(huì)直接使電池失效，完全無法充放電。由于石墨烯氧化物具有多孔性，研究人員估計(jì)這種電池可循環(huán)超過2 000次。

劍橋大學(xué)研究人員表示，他們將鋰空氣電池中的電壓間隙降低到了0.2 V，成功提高了電池性能和效率。他們所開發(fā)出的鋰空氣電池模型蓄電能力約為3 000Wh/kg，是現(xiàn)有鋰離子電池的8倍，可循環(huán)充放電上千次，首次循環(huán)充放電效率高達(dá)93%，即充入電池中93%的能量在放電時(shí)都能被使用。

科學(xué)家們非常希望鋰空氣電池有一天能取代我們目前使用的鋰離子電池。劍橋大學(xué)的這項(xiàng)技術(shù)如果能從實(shí)驗(yàn)室走向商用，那么電動(dòng)汽車一次充電就足以從倫敦行駛至愛丁堡，而電池的成本和質(zhì)量?jī)H為當(dāng)前鋰離子電池的1/5。

劍橋大學(xué)這項(xiàng)研究獲得了英國(guó)工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)、美國(guó)能源部和歐盟的資助，并且得到了英國(guó)先進(jìn)材料廠商莊信萬豐的支持。研究人員表示他們已經(jīng)申請(qǐng)了這項(xiàng)技術(shù)的專利，目前正與多家公司合作，力求盡快推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。