首塊穩(wěn)定鋰空氣電池出爐

多少年來(lái)，研究人員一直希望能用鋰空氣電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋰離子電池，因?yàn)殇嚳諝怆姵氐男铍娔芰Ρ刃阅茏詈玫匿囯x子電池都要高出10倍以上，但是由于鋰空氣電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，它在幾次充放電之后就會(huì)解體，這讓鋰空氣電池遲遲無(wú)法進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)。

最近終于有研究人員宣布制造出了第一塊具有高度穩(wěn)定性的鋰空氣電池。如果這種新技術(shù)能夠投入商用，未來(lái)的電動(dòng)汽車將會(huì)擁有與傳統(tǒng)燃油汽車相同、甚至更強(qiáng)的續(xù)航能力，人們?cè)僖膊挥瞄_一二百公里就停下來(lái)充電了。

鋰空氣電池在放電時(shí)，陽(yáng)極的鋰釋放電子后成為鋰陽(yáng)離子（Li+），Li+穿過(guò)電解質(zhì)材料，在陰極與氧氣以及從外電路流過(guò)來(lái)的電子結(jié)合生成氧化鋰（Li2O）或者過(guò)氧化鋰（Li2O2），并留在陰極，充電過(guò)程則相反。整個(gè)充放電循環(huán)要求有穩(wěn)定的電極與電解質(zhì)環(huán)境。

但是在之前的研究中，人們始終無(wú)法維持這兩者的穩(wěn)定性，被當(dāng)做陰極的碳棒會(huì)與電解質(zhì)產(chǎn)生各種意料之外的副反應(yīng)，從而導(dǎo)致碳棒逐漸解體，幾次充放電循環(huán)過(guò)后，一塊鋰空氣電池就徹底無(wú)法使用了。

英國(guó)圣安德魯斯大學(xué)的化學(xué)家們改變了這一現(xiàn)狀，由Peter Bruce領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)選擇將之前“搗亂”的兩個(gè)因素都替換掉。他們將傳統(tǒng)的碳陰極換成了惰性的納米級(jí)金陰極，其穩(wěn)定性要遠(yuǎn)高于碳棒；并且，他們還將之前由聚碳酸酯或聚醚制作的電解液，換成了二甲基亞砜導(dǎo)電溶液，這種溶液不容易在陰極發(fā)生反應(yīng)。事實(shí)證明，新的“納米金-二甲基亞砜”組合的穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原有組合。研究團(tuán)隊(duì)告訴《科學(xué)》雜志，新的鋰空氣電池在進(jìn)行了100次充放電之后，僅僅損失了5%的電量上限。

“這一結(jié)果非常鼓舞人心，它意味著鋰空氣電池的前景并不是毫無(wú)希望的?！奔幽么蠡F盧大學(xué)的化學(xué)家Linda Nazar說(shuō)。不過(guò)，Nazar和其他科學(xué)家也表示，新型鋰空氣電池還沒有辦法迅速投入商業(yè)化使用。對(duì)于創(chuàng)業(yè)者來(lái)說(shuō)，納米級(jí)黃金材料顯得太過(guò)昂貴，而且作為電解液的二甲基亞砜也有可能與陽(yáng)極的鋰發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致電解質(zhì)分解。