鋰空氣電池研究再取得突破，庫倫效率接近100%

加拿大滑鐵盧大學的研究人員解決了鋰空氣電池最具挑戰性的兩個問題，不僅首次實現了四電子轉換，還將鋰空氣電池的儲能提高了50%。

鋰空氣電池以其超高的理論能量密度和相對較輕的重量贏得了科學家的青睞。鋰空氣電池的陽極（負極）由金屬鋰制成，陰極（正極）由空氣中重量幾乎可以忽略不計的氧氣制成。然而，鋰離子電池的陽極通常是石墨，陰極是鋰化合物。為了使鋰離子在移動時穩定地嵌入陰極，需要構建更大、更重的結構來容納鋰離子，因此電池容量有限，鋰離子電池的能量密度從未超過閾值。然而，鋰空氣電池的理論能量密度可以遠遠超過其他電池，比現有的鋰離子電池高5~10倍，接近汽油。也就是說，如果有一天鋰空氣電池成功商業化，電動汽車的續航里程將與汽油車相當。一些科學家還將鋰空氣電池稱為鋰氧電池，這是與鋰硫電池一起在新興應用中高能可充電電池的首選。2017年發表在英國化學學會《可再生能源與燃料》雜志上的一篇論文表明，鋰硫電池已被引入儲能市場，鋰氧電池的實用原型已經開發出來，并且這兩種電池都在快速發展。然而，鋰空氣電池有兩個嚴重的缺點。第一種是在電化學過程中形成的中間體：過氧化鋰（LiO2）和過氧化鋰（Li2O3）會從內部降解電池；

二是超氧化物在這個過程中會消耗有機電解質，極大地限制了電池的循環壽命。滑鐵盧大學化學系教授Linda Nazar決定用更穩定的無機熔鹽代替有機電解質，用雙功能金屬氧化物催化劑代替多孔碳陰極。在150℃下進行實驗后，發現中間體轉化為更穩定的氧化鋰（Li2O），而不是過氧化鋰，這使得電池具有高度可逆性，庫侖效率接近100%。此外，該電池可以保持優異的充電特性，實現四電子轉移，并進一步存儲50%以上的能量。然而，這種鋰空氣電池離實際應用還有很長的路要走，因為我們必須在電動汽車中將電池加熱到150℃才能工作。麻省理工學院能源材料研究員楊紹·霍恩在對同一問題的評論中指出，這種鋰空氣電池可能被用作飛機和潛艇的緊湊型電源。加拿大滑鐵盧大學的研究人員解決了鋰空氣電池最具挑戰性的兩個問題，不僅首次實現了四電子轉換，還將鋰空氣電池的儲能提高了50%。

鋰空氣電池以其超高的理論能量密度和相對較輕的重量贏得了科學家的青睞。鋰空氣電池的陽極（負極）由金屬鋰制成，陰極（正極）由空氣中重量幾乎可以忽略不計的氧氣制成。然而，鋰離子電池的陽極通常是石墨，陰極是鋰化合物。為了使鋰離子在移動時穩定地嵌入陰極，需要構建更大、更重的結構來容納鋰離子，因此電池容量有限，鋰離子電池的能量密度從未超過閾值。然而，鋰空氣電池的理論能量密度可以遠遠超過其他電池，比現有的鋰離子電池高5~10倍，接近汽油。也就是說，如果有一天鋰空氣電池成功商業化，電動汽車的續航里程將與汽油車相當。一些科學家還將鋰空氣電池稱為鋰氧電池，這是與鋰硫電池一起在新興應用中高能可充電電池的首選。2017年發表在英國化學學會《可再生能源與燃料》雜志上的一篇論文表明，鋰硫電池已被引入儲能市場，鋰氧電池的實用原型已經開發出來，并且這兩種電池都在快速發展。然而，鋰空氣電池有兩個嚴重的缺點。第一種是在電化學過程中形成的中間體：過氧化鋰（LiO2）和過氧化鋰（Li2O3）會從內部降解電池；二是超氧化物在這個過程中會消耗有機電解質，極大地限制了電池的循環壽命。滑鐵盧大學化學系教授Linda Nazar決定用更穩定的無機熔鹽代替有機電解質，用雙功能金屬氧化物催化劑代替多孔碳陰極。在150℃下進行實驗后，發現中間體轉化為更穩定的氧化鋰（Li2O），而不是過氧化鋰，這使得電池具有高度可逆性，庫侖效率接近100%。此外，該電池可以保持優異的充電特性，實現四電子轉移，并進一步存儲50%以上的能量。然而，這種鋰空氣電池離實際應用還有很長的路要走，因為我們必須在電動汽車中將電池加熱到150℃才能工作。麻省理工學院能源材料研究員楊紹·霍恩在對同一問題的評論中指出，這種鋰空氣電池可能被用作飛機和潛艇的緊湊型電源。

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