“超級電池”技術取得突破性進展

芬子

今天，智能手機、平板電腦和可穿戴設備等已經(jīng)在我們的生活中扮演重要的角色，同時，可以減輕環(huán)境污染的電動汽車等新能源汽車正在崛起，但這些新生事物所遇到的相同瓶頸，都是電池的續(xù)航能力以及性價比等等。

最近，英國劍橋大學在電化學領域取得一項突破，或?qū)⒋呱沙潆姷某夒姵?。這種電池在給定空間內(nèi)存儲的能量是目前最好電池的5倍，可大大拓展電動汽車的續(xù)航里程，并可能大幅改觀電力存儲的經(jīng)濟效益。

化學教授克萊爾·格雷和她的團隊攻克了鋰空氣電池開發(fā)中的技術難關。理論上說，只有這種電池能讓電動汽車在不必攜帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車及柴油車的續(xù)航里程。

如果能把該技術從實驗室的演示品轉變?yōu)樯唐罚瑢⒘钇囍怀湟淮坞娋湍軓膫惗伛偟綈鄱”ぃs648千米），所用電池的成本和重量卻只有今日電動汽車所用鋰離子電池的1/5。

格雷教授表示：“我們?nèi)〉玫某删褪惯@項技術向前邁出了重要一步。我們?nèi)晕慈P解決這一化學機制所固有的問題，但我們的成果確實揭示了前行的道路?！焙湍壳暗目沙潆婋姵刂惺⑿械匿囯x子技術相比，鋰空氣電池理論上擁有巨大的優(yōu)勢—其能量密度可能要高10倍—以至于全球的研究人員都在開展鋰空氣電池的研究。

發(fā)表在《科學》雜志上的一篇研究論文顯示，劍橋的這個團隊攻克了這種技術中的部分問題—尤其是化學上的不穩(wěn)定問題。在此之前，由于這種化學上的不穩(wěn)定，鋰空氣電池會顯示出性能迅速衰退的現(xiàn)象。

鋰空氣電池的基本化學原理十分簡單。這種電池通過鋰和氧結合成過氧化鋰實現(xiàn)放電，再通過施加電流逆轉這一過程而完成充電。而如何可靠地令上述反應在許多周期內(nèi)反復發(fā)生，則是該技術面臨的挑戰(zhàn)。

劍橋的科學家對相關化學過程做了調(diào)整，以提高其可控性。比如，他們將過氧化鋰轉變?yōu)楦滋幚淼臍溲趸?，還向系統(tǒng)中添加了碘化鋰，并用石墨烯制作了滲透性極好的“蓬松”電極。所謂石墨烯，是之前曼徹斯特大學發(fā)現(xiàn)的一種碳的同素異形體。

研究人員表示，劍橋?qū)嶒炇抑姓故镜碾姵叵到y(tǒng)效率達90%，可充電2000次。不過他們表示，可能至少還需10年的時間才能將該電池變?yōu)榭捎糜谄嚭碗娋W(wǎng)蓄電的商業(yè)電池。電網(wǎng)蓄電裝置用于存儲太陽能和風能發(fā)電站間歇發(fā)出的電力，以便在需要的時候使用。

格雷教授表示：“我們獲得了該技術的專利，其知識產(chǎn)權歸劍橋大學商業(yè)化機構劍橋?qū)崢I(yè)所有。我們正與多家公司合作推進這項技術?！?