中國儲能網(wǎng)訊：鋰-氧電池或鋰空氣電池能量密度是鋰離子電子的10倍，被業(yè)界譽為“終極電池”。理論上這樣的能量密度可使電動車續(xù)航能力接近傳統(tǒng)汽油汽車，電動汽車只充一次電就能從倫敦駛到愛丁堡，而且鋰空氣電池的成本和重量只有現(xiàn)在市面上銷售的電動汽車所使用的鋰離子電池的1/5。
然而，和其他新一代電池一樣，研發(fā)人員還需要攻克鋰空氣電池開發(fā)過程中的諸多技術難關。
劍橋大學研究人員證明鋰空氣電池某些技術難關是可以攻克的，在此之前，研究人員就曾做過多次實驗嘗試，而此次開發(fā)的鋰-氧電池實驗室演示樣本具有更高容量、更高能量密度及更高穩(wěn)定性。
此次試驗品樣本主要使用由石墨烯制成的高度多孔“蓬松”碳電極，以及會改變電池內部化學反應的添加劑，性能更加穩(wěn)定、更加高效。相關研究結果發(fā)表于《科學》（Science）期刊上。雖然此項技術頗有前景，但研究人員慎重表示鋰-空氣電池投入實際應用仍然需要至少10年時間。
劍橋大學化學系教授Clare Grey表示：“此項技術已經(jīng)取得了重大進步，并引發(fā)出了全新的研究領域--雖然我們并未解決化學當中所有的固有問題，但是我們的研究為最終開發(fā)出商用產(chǎn)品奠定了前進的道路。”
我們日常所使用的許多技術都趨于更小化、更快速、更低價--而電池明顯例外。除了智能手機能夠維持數(shù)天而無需充電以外，電池技術還阻礙了兩項主要清潔技術的廣泛應用：電動汽車和太陽能發(fā)電并網(wǎng)存儲。
電池最基本的構造由三部分構成：正極、負極、電解液。
筆記本電腦及智能手機所采用的鋰離子電池，負極由石墨（碳的一種形式）構成，正極為金屬氧化物，比如氧化鋰鈷，電解液為溶解鋰鹽的有機溶劑。電池工作原理就在于鋰離子在兩電極間的運動。雖然鋰離子電池很輕，但容量會隨時間衰減，而且能量密度相對較低，需要經(jīng)常充電。
在過去十年，研究人員一直致力于開發(fā)各種鋰離子電池的替代品，而鋰-空氣電池因其能量密度極高，因此被認為是新一代儲能技術的終極品。然而，先前嘗試的各種電池樣本效率低、性能差、會產(chǎn)生意料之外的化學反應、且只能在純氧當中進行循環(huán)。
Liu、Grey研發(fā)團隊在非水基鋰-空氣電池上采用了與之前試驗中非常不同的化學劑，使用氫氧化鋰（LiOH）取代過氧化鋰（Li2O2）。在加入水和“介質”碘化鋰（lithium iodide）之后，沒有再出現(xiàn)那么多會導致電池失效的化學反應，使其在多次充放電循環(huán)后性能更穩(wěn)定。
通過精確構造電極結構，將其改變成高度多孔的石墨烯，添加碘化鋰，并改變電解液的化學成分，研究人員能夠將充放電間的電壓差減少至0.2 V。電壓差越小意味著電池效率越高--之前研究人員只能將鋰-空氣電池的電壓差降到0.5~1.0 V，而0.2V的電壓差更接近于鋰離子電池，相當于能量效率可高達93%。
此外，該樣本只能在純氧下循環(huán)，空氣當中含有二氧化碳、氮氣和水分等都對金屬電極有害。
Grey表示：“雖然我們仍有大量的基礎性研究工作，即便目前的研究結果還處于發(fā)展階段，但我們仍然非常興奮，此次技術突破告訴我們，這些棘手問題仍然會有很多的解決方案?！?
