“超級電池”技術取得突破性進展

芬子

今天，智能手機、平板電腦和可穿戴設備等已經在我們的生活中扮演重要的角色，同時，可以減輕環境污染的電動汽車等新能源汽車正在崛起，但這些新生事物所遇到的相同瓶頸，都是電池的續航能力以及性價比等等。

最近，英國劍橋大學在電化學領域取得一項突破，或將催生可充電的超級電池。這種電池在給定空間內存儲的能量是目前最好電池的5倍，可大大拓展電動汽車的續航里程，并可能大幅改觀電力存儲的經濟效益。

化學教授克萊爾·格雷和她的團隊攻克了鋰空氣電池開發中的技術難關。理論上說，只有這種電池能讓電動汽車在不必攜帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車及柴油車的續航里程。

如果能把該技術從實驗室的演示品轉變為商品，將令汽車只充一次電就能從倫敦駛到愛丁堡（約648千米），所用電池的成本和重量卻只有今日電動汽車所用鋰離子電池的1/5。

格雷教授表示：“我們取得的成就使這項技術向前邁出了重要一步。我們仍未全盤解決這一化學機制所固有的問題，但我們的成果確實揭示了前行的道路。”和目前的可充電電池中盛行的鋰離子技術相比，鋰空氣電池理論上擁有巨大的優勢—其能量密度可能要高10倍—以至于全球的研究人員都在開展鋰空氣電池的研究。

發表在《科學》雜志上的一篇研究論文顯示，劍橋的這個團隊攻克了這種技術中的部分問題—尤其是化學上的不穩定問題。在此之前，由于這種化學上的不穩定，鋰空氣電池會顯示出性能迅速衰退的現象。

鋰空氣電池的基本化學原理十分簡單。這種電池通過鋰和氧結合成過氧化鋰實現放電，再通過施加電流逆轉這一過程而完成充電。而如何可靠地令上述反應在許多周期內反復發生，則是該技術面臨的挑戰。

劍橋的科學家對相關化學過程做了調整，以提高其可控性。比如，他們將過氧化鋰轉變為更易處理的氫氧化鋰，還向系統中添加了碘化鋰，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發現的一種碳的同素異形體。

研究人員表示，劍橋實驗室中展示的電池系統效率達90%，可充電2000次。不過他們表示，可能至少還需10年的時間才能將該電池變為可用于汽車和電網蓄電的商業電池。電網蓄電裝置用于存儲太陽能和風能發電站間歇發出的電力，以便在需要的時候使用。

格雷教授表示：“我們獲得了該技術的專利，其知識產權歸劍橋大學商業化機構劍橋實業所有。我們正與多家公司合作推進這項技術。”