中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)外電報(bào)道，美國麻省理工學(xué)院(MIT)與桑迪亞國家實(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-空氣電池充電時發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)帶來了新的希望。
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，能將電動汽車從目前的小規(guī)模應(yīng)用推向更大的市場。
因?yàn)殡妱悠嚢l(fā)展一直受困于鋰電池的能量密度突破，因此有人說，從技術(shù)上講，當(dāng)初啟用鋰離子電池可能是選錯了道。
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/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/千克。正如美國前能源部部長朱棣文(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，鋰-空氣電池以其十倍于鋰離子電池的蓄電能力強(qiáng)勢登場。但時至今日，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)用仍然是個重大的難題。
發(fā)表于美國化學(xué)學(xué)會(ACS)期刊《納米快報(bào)》(Nano Letters)的論文(《用原位透射電鏡觀察過氧化鋰電化學(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)中首次觀察到了過氧化鋰(Li2O2)的氧化。過氧化鋰是鋰-空氣電池放電過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。觀察顯示，過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，過氧化鋰阻礙電子流動，從而阻礙電池充電。然而，研究人員還發(fā)現(xiàn)，在充電時，當(dāng)電子通過碳納米管時，放電時形成的過氧化鋰又會逐漸縮小。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)?！泵绹鞅碧窖髧覍?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在實(shí)踐應(yīng)用中化解難題的能力。論文中所提供的信息將對鋰-空氣電池中空氣電極的合理化設(shè)計(jì)提供洞見。
雖然該研究仍然沒有為這些電池在實(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汽車與化石燃料驅(qū)動汽車相比肩的電池科技作為未來的道路，也不失為明智之舉。
(圖為中科院青島生物能源與過程研究所研發(fā)的鋰空氣電池)
