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锂-氧电池正在获得能量提升

2018-11-17 12:38:04 • 来源：ScienceNews

一种新型的锂氧电池比以前的电池具有更强的储能能力和更长的使用寿命。

与典型的锂离子电池相比，锂氧电池的能量密度更高，材料更具有可持续性，是下一代可充电电池的理想选择。但是锂氧电池还没有被广泛使用，因为它们很快就会死亡。通过调整建筑材料，研究人员现在已经制造出了一种锂氧电池，它可以释放几乎100%的储存电荷，并至少充电150次。8月24日发表在《科学》(Science)杂志上的这款电池有朝一日可能会成为电动汽车或其他电子产品更可靠、能量密度更高的电源。

锂氧电池由两个电极组成，一个阳极和一个阴极，由一种叫做电解质的物质分开。当电池为另一个设备供电时，阴极上的氧分子与电解质中的锂离子结合，形成一种叫做“过氧化物锂”的固体化合物。化学反应释放能量。充电时电池会分解过氧化锂，使氧和锂回到起始位置。

但是锻造过氧化锂会产生一些不需要的化学副产品，这会浪费能源。因此，锂-氧电池可能只能将其储存的电量的80%交付给它所驱动的设备。这些讨厌的化学物质还会破坏电池的电解质和阴极，所以电池在充电几十次后就会失效，伊利诺伊州莱蒙阿贡国家实验室的材料化学家拉里·柯蒂斯如是说。他没有参与这项工作。

为了制造一种更好的锂氧电池，加拿大滑铁卢大学的化学家Linda Nazar和他的同事们将典型的有机电解质替换为无机熔融盐，并将标准的碳基阴极替换为金属基阴极。

在这种新电池中，氧与锂结合产生锂氧化物。这种化学反应能比双氧水锂反应多储存50%的能量。因此，新设计可以比之前的装置制造出更多的高能量电池。更重要的是，锂氧化物不会像过氧化物那样产生令人烦恼的化学副产品。这使得新型锂氧电池几乎可以将其储存的所有电荷释放到其他设备上，并比其他锂氧电池充电次数更多。

这些新型电池可能最终会用于电动汽车，但柯蒂斯说，“在它们真正应用于汽车之前，还有一段路要走。”这是因为新电池至少必须加热到150°摄氏度。他说:“当你启动汽车时，你得想办法让它热起来。”

麻省理工学院(MIT)能源与材料研究员杨绍霍恩(音)表示，改变电池电解质所用的物质可能会降低电池的工作温度。她说，这种锂氧电池还可以作为飞机、航天器和潜艇的紧凑电源。

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