锂空气电池新突破：让续航里程不再头疼

近年来，电动汽车不仅仅是一个概念，而且正在逐渐进入人们的生活。然而，与传统燃油车的火爆相比，电动汽车稀缺，这与前者形成了鲜明对比。关键在于电池寿命和续航里程，这仍然是一个令人头疼的问题。

然而，技术在进步，创新一直在发生。最近，一些研究人员宣布，锂空气电池的稳定性取得了突破。如果新技术能够投入商业使用，电动汽车未来将有望拥有与传统燃油汽车相同甚至更强的续航能力，电动汽车的命运将被逆转。

锂空气电池寻求突破。

多年来，研究人员一直希望用锂空气电池取代传统的锂离子电池，因为前者的储能更强，比最好的锂离子蓄电池高出10倍以上，可以提供与汽油相同的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气进行充电，因此它可以更小、更轻。

尽管锂空气电池有着广阔的应用前景，但由于内部结构的不稳定性，很难找到可用的电解质和电极材料，并且在多次充放电后会解体，这使得锂空气电池无法进入消费市场。

当锂空气电池放电时，阳极中的锂释放电子并成为锂阳离子。锂阳离子穿过电解质材料，并在阴极处与氧和从外部电路流出的电子结合，产生留在阴极处的氧化锂或过氧化锂。充电过程正好相反。整个充放电循环需要稳定的电极和电解质环境。然而，在之前的研究中，人们从未能够保持两者的稳定性。用作阴极的碳棒会与电解质发生各种意想不到的副反应，从而导致碳棒逐渐解体。经过几次充电和放电循环后，锂空气电池将完全无法使用。这使得科学家们不得不在他们的研究中找到另一种方法。

以金为电极

最近，苏格兰圣安德鲁斯大学的研究人员为锂空气电池的突破带来了好消息，解决方案是黄金。他们的研究成果已发表在《科学》杂志上。

由彼得·布鲁斯领导的研究人员创建了一个以二甲基亚砜为电解质、多孔金为电极的锂空气电池实验模型。经过100次充放电后，该实验电池的电池容量仍能保持原来的95%。

研究团队用惰性纳米金阴极取代了传统的碳阴极，这种阴极比碳棒稳定得多；

他们还用一种称为二甲基亚砜（DMSO）的导电溶液取代了由聚碳酸酯或聚醚制成的电解质，这种溶液在阴极不太容易反应。事实证明，他们已经成功了，新的“纳米金二甲基亚砜”组合的稳定性远远超过了原来的组合。

锂离子电池具有较高的储能密度，因此从这个角度来看，它是我们的最佳选择。它已经逐渐渗透到我们的生活中，包括它在电动汽车中的应用。布鲁斯说：“我们还发现，汽车电池的存储容量至少翻了一番，才能真正满足驾驶的要求。这是传统锂离子电池无法实现的，因此我们将注意力转向了锂空气电池。"

观察到局部可逆性。

无独有偶。橡树岭国家实验室的研究团队还解决了锂空气电池的一个难题：可逆性，这对这类电池实现可充电和降低成本非常重要。相关研究报告已发表在最近出版的《纳米技术》杂志上。

在这项研究中，科学家们使用了一种尖端为20纳米的原子力显微镜（AFM），基于锂离子导电玻璃陶瓷电解质，并使用直流电测量显微镜尖端高度在循环过程中的变化，以分析锂颗粒的生长，探索电池的可逆性。他们观察到锂颗粒的局部可逆性，当形成最小的颗粒时，可逆性达到最高水平。研究人员发现，尖端高度的增加和减少与电流的变化有关。这意味着他们可能会制造具有活性阳极的纳米电池，锂空气电池的可逆性有望在未来进一步提高。

发现一种新的催化剂

此外，麻省理工学院的研究人员最近开发了一种新型催化剂，可以显著提高锂空气电池的充放电效率。该催化剂由金-铂合金纳米颗粒组成。测试发现，电池的放电效率达到77%，高于之前70%的记录。这一成果发表在《美国化学学会杂志》上。

这种新型催化剂加速了锂金属与氧气的反应，从而减少了电池在充电和放电过程中的能量损失。催化剂中的金原子促进锂和氧的结合，而铂原子加速充电反应。该催化剂除了可以提高效率、加快反应速度外，还可以最大限度地减少氧化锂的积累，提高锂空气电池的寿命。麻省理工学院的研究人员将继续深入研究金铂催化剂，以了解它们是如何工作的，并努力减少金和铂的使用，以降低催化剂的成本。同时，将对其他材料的组合进行研究，以寻找新的催化剂。

汽车主电源由汽油向电力的转变是21世纪上半叶最重要的技术变革之一，锂空气电池是汽车电池研发的重点之一。包括美国国家实验室和IBM在内的许多研究机构和企业都在致力于锂空气电池的创新研究。IBM表示，如果一切顺利，锂空气电池预计将在2020年至2030年间大规模生产。

上述结果非常令人鼓舞，这意味着锂空气电池的前景并非没有希望。加拿大滑铁卢大学的化学家Linda Nazar说。然而，Nazar和其他科学家也表示，新型锂空气电池无法迅速投入商业使用，因为它还需要更多的技术改进，例如在阴极上使用更好的催化剂和性能出众的多功能电解质。如果能够克服这些障碍，锂空气电池将有一个光明的未来。

（编辑/李燕郊）

近年来，电动汽车不仅仅是一个概念，而且正在逐渐进入人们的生活。然而，与传统燃油车的火爆相比，电动汽车稀缺，这与前者形成了鲜明对比。关键在于电池寿命和续航里程，这仍然是一个令人头疼的问题。

然而，技术在进步，创新一直在发生。最近，一些研究人员宣布，锂空气电池的稳定性取得了突破。如果这项新技术能够投入商业使用，电动汽车将有望拥有……

未来电动汽车的命运将被逆转。

锂空气电池寻求突破。

多年来，研究人员一直希望用锂空气电池取代传统的锂离子电池，因为前者的储能更强，比最好的锂离子蓄电池高出10倍以上，可以提供与汽油相同的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气进行充电，因此它可以更小、更轻。

尽管锂空气电池有着广阔的应用前景，但由于内部结构的不稳定性，很难找到可用的电解质和电极材料，并且在多次充放电后会解体，这使得锂空气电池无法进入消费市场。

当锂空气电池放电时，阳极中的锂释放电子并成为锂阳离子。锂阳离子穿过电解质材料，并在阴极处与氧和从外部电路流出的电子结合，产生留在阴极处的氧化锂或过氧化锂。充电过程正好相反。整个充放电循环需要稳定的电极和电解质环境。然而，在之前的研究中，人们从未能够保持两者的稳定性。用作阴极的碳棒会与电解质发生各种意想不到的副反应，从而导致碳棒逐渐解体。经过几次充电和放电循环后，锂空气电池将完全无法使用。这使得科学家们不得不在他们的研究中找到另一种方法。

以金为电极

最近，苏格兰圣安德鲁斯大学的研究人员为锂空气电池的突破带来了好消息，解决方案是黄金。他们的研究成果已发表在《科学》杂志上。

由彼得·布鲁斯领导的研究人员创建了一个以二甲基亚砜为电解质、多孔金为电极的锂空气电池实验模型。经过100次充放电后，该实验电池的电池容量仍能保持原来的95%。

研究团队用惰性纳米金阴极取代了传统的碳阴极，这种阴极比碳棒稳定得多；

他们还用一种称为二甲基亚砜（DMSO）的导电溶液取代了由聚碳酸酯或聚醚制成的电解质，这种溶液在阴极不太容易反应。事实证明，他们已经成功了，新的“纳米金二甲基亚砜”组合的稳定性远远超过了原来的组合。

锂离子电池具有较高的储能密度，因此从这个角度来看，它是我们的最佳选择。它已经逐渐渗透到我们的生活中，包括它在电动汽车中的应用。布鲁斯说：“我们还发现，汽车电池的存储容量至少翻了一番，才能真正满足驾驶的要求。这是传统锂离子电池无法实现的，因此我们将注意力转向了锂空气电池。"

观察到局部可逆性。

无独有偶。橡树岭国家实验室的研究团队还解决了锂空气电池的一个难题：可逆性，这对这类电池实现可充电和降低成本非常重要。相关研究报告已发表在最近出版的《纳米技术》杂志上。

在这项研究中，科学家们使用了一种尖端为20纳米的原子力显微镜（AFM），基于锂离子导电玻璃陶瓷电解质，并使用直流电测量显微镜尖端高度在循环过程中的变化，以分析锂颗粒的生长，探索电池的可逆性。他们观察到锂颗粒的局部可逆性，当形成最小的颗粒时，可逆性达到最高水平。研究人员发现，尖端高度的增加和减少与电流的变化有关。这意味着他们可能会制造具有活性阳极的纳米电池，锂空气电池的可逆性有望在未来进一步提高。

发现一种新的催化剂

此外，麻省理工学院的研究人员最近开发了一种新型催化剂，可以显著提高锂空气电池的充放电效率。该催化剂由金-铂合金纳米颗粒组成。测试发现，电池的放电效率达到77%，高于之前70%的记录。这一成果发表在《美国化学学会杂志》上。

这种新型催化剂加速了锂金属与氧气的反应，从而减少了电池在充电和放电过程中的能量损失。催化剂中的金原子促进锂和氧的结合，而铂原子加速充电反应。该催化剂除了可以提高效率、加快反应速度外，还可以最大限度地减少氧化锂的积累，提高锂空气电池的寿命。麻省理工学院的研究人员将继续深入研究金铂催化剂，以了解它们是如何工作的，并努力减少金和铂的使用，以降低催化剂的成本。同时，将对其他材料的组合进行研究，以寻找新的催化剂。

汽车主电源由汽油向电力的转变是21世纪上半叶最重要的技术变革之一，锂空气电池是汽车电池研发的重点之一。包括美国国家实验室和IBM在内的许多研究机构和企业都在致力于锂空气电池的创新研究。IBM表示，如果一切顺利，锂空气电池预计将在2020年至2030年间大规模生产。

上述结果非常令人鼓舞，这意味着锂空气电池的前景并非没有希望。加拿大滑铁卢大学的化学家Linda Nazar说。然而，Nazar和其他科学家也表示，新型锂空气电池无法迅速投入商业使用，因为它还需要更多的技术改进，例如在阴极上使用更好的催化剂和性能出众的多功能电解质。如果能够克服这些障碍，锂空气电池将有一个光明的未来。

（编辑/李燕郊）

标签：发现世纪前途

汽车资讯热门资讯