中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：據(jù)外電報(bào)道，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia Nationaal Laboratory)的研究人員在鋰-空氣電池領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。該研究為鋰-空氣電池充電時(shí)發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)帶來(lái)了新的希望。
鋰-空氣電池五至十倍于傳統(tǒng)鋰離子電池的蓄電能力，因此很多人認(rèn)為，他們可能已經(jīng)掌握了解題的關(guān)鍵，能將電動(dòng)汽車從目前的小規(guī)模應(yīng)用推向更大的市場(chǎng)。
因?yàn)殡妱?dòng)汽車發(fā)展一直受困于鋰電池的能量密度突破，因此有人說(shuō)，從技術(shù)上講，當(dāng)初啟用鋰離子電池可能是選錯(cuò)了道。
如果把電池的性能與化石燃料相媲美，那么電池的能量密度需達(dá)到約1000瓦時(shí)/千克。而眼下我們所使用的鋰離子電池，就算性能翻番也只能達(dá)到400瓦時(shí)/千克。正如美國(guó)前能源部部長(zhǎng)朱棣文(Steven Chu)所言，電池科技若要與內(nèi)燃機(jī)相抗衡，其蓄電能力還得提升至當(dāng)今電池的六到七倍。
當(dāng)許多 人都感到困惑時(shí)，鋰-空氣電池以其十倍于鋰離子電池的蓄電能力強(qiáng)勢(shì)登場(chǎng)。但時(shí)至今日，這種電池除了在高度受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)可行之外，要在其他任何地方實(shí)現(xiàn)應(yīng)用仍然是個(gè)重大的難題。
發(fā)表于美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)期刊《納米快報(bào)》(Nano Letters)的論文(《用原位透射電鏡觀察過(guò)氧化鋰電化學(xué)氧化反應(yīng)的研究》)中，麻省理工學(xué)院和桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員使用透射電子顯微鏡(TEM)，深入探究了阻礙鋰-空氣電池進(jìn)展中的一個(gè)難題——析氧反應(yīng)。
研究人員正是在這一反應(yīng)中首次觀察到了過(guò)氧化鋰(Li2O2)的氧化。過(guò)氧化鋰是鋰-空氣電池放電過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。觀察顯示，過(guò)氧化鋰主要在電池基板的界面生成，后者由多壁碳納米管制成。
在該位置，過(guò)氧化鋰阻礙電子流動(dòng)，從而阻礙電池充電。然而，研究人員還發(fā)現(xiàn)，在充電時(shí)，當(dāng)電子通過(guò)碳納米管時(shí)，放電時(shí)形成的過(guò)氧化鋰又會(huì)逐漸縮小。這意味著，如果能加快電池的電子轉(zhuǎn)移，那么也就能提升這些電池的充電速度。
“這篇論文找出了關(guān)鍵的制約因素——電子轉(zhuǎn)移……作出了重要貢獻(xiàn)?！泵绹?guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Pacific Northwest National Laboratory)研究員蕭杰(音)表示。這一例子向我們展示，基礎(chǔ)研究可以顯著提升我們?cè)趯?shí)踐應(yīng)用中化解難題的能力。論文中所提供的信息將對(duì)鋰-空氣電池中空氣電極的合理化設(shè)計(jì)提供洞見(jiàn)。
雖然該研究仍然沒(méi)有為這些電池在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外的應(yīng)用指明道路，但選取一種至少有望讓電動(dòng)汽車與化石燃料驅(qū)動(dòng)汽車相比肩的電池科技作為未來(lái)的道路，也不失為明智之舉。
(圖為中科院青島生物能源與過(guò)程研究所研發(fā)的鋰空氣電池)
