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鋰空氣電池技術(shù)突破人類可能將不再需要汽油

時間:2015-11-04 09:27來源:福布斯中文網(wǎng) 作者:西顧

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鋰空氣電池的主要優(yōu)點在于，陰極材料在電池之外，這種設(shè)計大大提高了能量密度。

鋰空氣電池是儲能行業(yè)追逐的至高夢想。

如今，由于劍橋大學(xué)科學(xué)家們作出的突破，鋰空氣電池距離商用又向前邁出了一大步。

首先，什么是鋰空氣電池？

電池包含三個基本部分：正極端子（陰極）、負(fù)極端子（陽極）和電解質(zhì)。電解質(zhì)使離子在端子之間移動，從而產(chǎn)生電流。很多種不同的化學(xué)成分都能被用來制造電池。

鋰原電池用鋰作為陽極，陰極可以使用很多種不同的材料，包括二硫化鐵、硅和二氧化硫。鋰空氣電池把空氣中的氧作為電池陰極（正極端子）的反應(yīng)物，把鋰作為陽極（負(fù)極端子）。

鋰空氣電池的主要優(yōu)點在于，陰極材料在電池之外，這種設(shè)計大大提高了能量密度。

其次，這對性能意味著什么？

“比能”是衡量電池化學(xué)性能的重要指標(biāo)，意指電池每單位重量所儲存的能量，用瓦時/千克（Wh/kg）來表示。鋰離子電池的比能為100至200 Wh/kg。鋰空氣電池的理論能量密度接近10,000 Wh/kg。

“‘呼吸空氣’的電池結(jié)構(gòu)早就是人們的研發(fā)目標(biāo)，在軍事應(yīng)用方面有很大潛力。”蘭德公司（RAND）對電池技術(shù)進(jìn)行的一項研究寫道，“傳統(tǒng)電池技術(shù)的比能不可能安全地超越250 Wh/kg。”

如果鋰空氣電池在商業(yè)上可行，這可能意味著內(nèi)燃機的終結(jié)。

鋰空氣電池的商業(yè)化絕非板上釘釘?shù)氖虑椤：粑諝獾碾姵孛媾R著諸多的技術(shù)挑戰(zhàn)。據(jù)報道，劍橋大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)至少解決了其中的一些難題。

上周五發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志的一篇論文詳細(xì)講解了他們作出的技術(shù)突破。主要的創(chuàng)新包括用氫氧化鋰結(jié)晶代替過氧化鋰顆粒和添加碘化鋰作為中介化合物。

美國電子與電氣工程師協(xié)會（IEEE）旗下刊物《IEEE Spectrum》總結(jié)道：

“此外，研究人員使用大孔還原氧化石墨烯作為陰極材料，而不是通常用于其他鋰空氣電池陰極的中孔碳材料。孔徑變大千倍（從10至100納米提高到10至100微米）有助于防止電池在工作期間因為孔洞堵塞而形成氫氧化鋰結(jié)晶。科學(xué)家們還利用具有溶解能力的乙二醇二甲醚來幫助消除充電和放電時形成的氫氧化鋰結(jié)晶。另外，這種新設(shè)計顯示了很強的防水性，表明它可以抵擋住空氣中的水分。”

這些改進(jìn)顯著減少了妨礙鋰空氣電池實現(xiàn)商業(yè)化的那些不利化學(xué)反應(yīng)。劍橋?qū)崢I(yè)（Cambridge Enterprises）已經(jīng)為這個突破申請了專利。

然而，在攻克空氣呼吸電池商業(yè)化難關(guān)方面并不是只有劍橋一家在做。

位于加州伯克利的電池研發(fā)公司PolyPlus已經(jīng)設(shè)計并成功測試了一種鋰空氣電池，其比能超過700 Wh/kg。另外，位于加州埃默里維爾的初創(chuàng)公司EnZinc正在和美國海軍研究實驗室（U.S. Naval Research Laboratory）共同研發(fā)一種鋅空氣電池，該公司聲稱這種電池“將使電動汽車的行駛里程翻倍，把電池成本降低一半，并確保使用者的安全”。

(責(zé)任編輯：admin)

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