“超級(jí)電池”技術(shù)取得突破性進(jìn)展

編輯/芬子

“超級(jí)電池”技術(shù)取得突破性進(jìn)展

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今天，智能手機(jī)、平板電腦和可穿戴設(shè)備等已經(jīng)在我們的生活中扮演重要的角色，同時(shí)，可以減輕環(huán)境污染的電動(dòng)汽車(chē)等新能源汽車(chē)正在崛起，但這些新生事物所遇到的相同瓶頸，都是電池的續(xù)航能力以及性?xún)r(jià)比等等。

最近，英國(guó)劍橋大學(xué)在電化學(xué)領(lǐng)域取得一項(xiàng)突破，或?qū)⒋呱沙潆姷某?jí)電池。這種電池在給定空間內(nèi)存儲(chǔ)的能量是目前最好電池的5倍，可大大拓展電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，并可能大幅改觀電力存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)效益。

化學(xué)教授克萊爾?格雷和她的團(tuán)隊(duì)攻克了鋰空氣電池開(kāi)發(fā)中的技術(shù)難關(guān)。理論上說(shuō)，只有這種電池能讓電動(dòng)汽車(chē)在不必?cái)y帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車(chē)及柴油車(chē)的續(xù)航里程。

如果能把該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室的演示品轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐罚瑢⒘钇?chē)只充一次電就能從倫敦駛到愛(ài)丁堡（約648千米），所用電池的成本和重量卻只有今日電動(dòng)汽車(chē)所用鋰離子電池的1/5。

格雷教授表示：“我們?nèi)〉玫某删褪惯@項(xiàng)技術(shù)向前邁出了重要一步。我們?nèi)晕慈P(pán)解決這一化學(xué)機(jī)制所固有的問(wèn)題，但我們的成果確實(shí)揭示了前行的道路?！焙湍壳暗目沙潆婋姵刂惺⑿械匿囯x子技術(shù)相比，鋰空氣電池理論上擁有巨大的優(yōu)勢(shì)—其能量密度可能要高10倍—以至于全球的研究人員都在開(kāi)展鋰空氣電池的研究。

發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇研究論文顯示，劍橋的這個(gè)團(tuán)隊(duì)攻克了這種技術(shù)中的部分問(wèn)題—尤其是化學(xué)上的不穩(wěn)定問(wèn)題。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。

鋰空氣電池的基本化學(xué)原理十分簡(jiǎn)單。這種電池通過(guò)鋰和氧結(jié)合成過(guò)氧化鋰實(shí)現(xiàn)放電，再通過(guò)施加電流逆轉(zhuǎn)這一過(guò)程而完成充電。而如何可靠地令上述反應(yīng)在許多周期內(nèi)反復(fù)發(fā)生，則是該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。

劍橋的科學(xué)家對(duì)相關(guān)化學(xué)過(guò)程做了調(diào)整，以提高其可控性。比如，他們將過(guò)氧化鋰轉(zhuǎn)變?yōu)楦滋幚淼臍溲趸?，還向系統(tǒng)中添加了碘化鋰，并用石墨烯制作了滲透性極好的“蓬松”電極。所謂石墨烯，是之前曼徹斯特大學(xué)發(fā)現(xiàn)的一種碳的同素異形體。

研究人員表示，劍橋?qū)嶒?yàn)室中展示的電池系統(tǒng)效率達(dá)90%，可充電2000次。不過(guò)他們表示，可能至少還需10年的時(shí)間才能將該電池變?yōu)榭捎糜谄?chē)和電網(wǎng)蓄電的商業(yè)電池。電網(wǎng)蓄電裝置用于存儲(chǔ)太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電站間歇發(fā)出的電力，以便在需要的時(shí)候使用。

格雷教授表示：“我們獲得了該技術(shù)的專(zhuān)利，其知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸劍橋大學(xué)商業(yè)化機(jī)構(gòu)劍橋?qū)崢I(yè)所有。我們正與多家公司合作推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。”