麻省理工學院和桑迪亞國家實驗室的研究人員在鋰空氣電池領域取得了期待已久的進展。這項研究為鋰空氣電池在充電過程中的電化學反應帶來了新的見解。
根據spectrum.ieee.org網站5月18日的一份報告，鋰空氣電池的存儲容量預計將達到傳統鋰離子電池的五到十倍，因此許多人認為他們可能已經掌握了解決問題的關鍵，可以將電動汽車從汽車行業的利基市場轉變為更大的細分市場。
毫無疑問，電動汽車仍然是媒體報道的焦點，比如特斯拉Model S，它最近獲得了《消費者報告》歷史上汽車類別的最高評級。我想《消費者報告》的編輯們不會介意它425公里的續航里程或幾個小時的充電時間。
為了使電動汽車更符合人們對現有化石燃料汽車的慣性期望，即在大約兩分鐘內續航650公里，并在充滿燃料的情況下行駛接下來的650公里，那么為這些全電動汽車提供動力的電池技術必須實現一個巨大的飛躍。
盡管我們用來為電動汽車提供動力的鋰離子電池一直在改進，但長期以來有一種說法是，從技術上講，鋰離子電池可能被錯誤地使用了。
為了使電池的性能與化石燃料相當，電池的能量密度需要達到約1000 WHr/kg。目前，我們使用的鋰離子電池即使性能翻倍，也只能達到400 WHr/kg。正如美國前能源部長朱棣文所說，如果電池技術要與內燃機競爭，其儲存能力必須提高到當今電池的六到七倍。
正是在這一點上，鋰空氣電池的儲能容量是鋰離子電池的十倍。但到目前為止，除了在高度受控的實驗室環境中，在任何地方實現這種電池的應用仍然是一個主要問題。
在美國化學學會（ACS）雜志《納米快報》（Nano Letters）上發表的一篇論文中，麻省理工學院和桑迪亞國家實驗室的研究人員使用透射電子顯微鏡（TEM）深入探討了鋰-空氣電池析氧反應發展中的一個難題。
正是在這種反應中，研究人員首次觀察到過氧化鋰（Li2O2）的氧化。過氧化鋰是鋰空氣電池在放電過程中產生的副產品。觀察表明，過氧化鋰主要產生于由多壁碳納米管制成的電池基板的界面。
在這個位置，過氧化鋰阻礙了電子的流動，從而阻礙了電池的充電。然而，研究人員還發現，當電子在充電過程中穿過碳納米管時，放電過程中形成的過氧化鋰會逐漸收縮。這意味著，如果可以加速電池的電子轉移，也可以提高這些電池的充電速度。
本文找出了制約電子轉移的關鍵因素。太平洋西北國家實驗室研究員肖潔說。這個例子向我們表明，基礎研究可以顯著提高我們在實際應用中解決問題的能力。本文提供的信息將為鋰空氣電池中空氣電極的合理設計提供見解。
盡管這項研究沒有指出這些電池在實驗室環境之外的應用方式，但明智的做法是選擇一種電池技術，該技術有望至少使電動汽車與化石燃料汽車相媲美，作為未來的道路。麻省理工學院和桑迪亞國家實驗室的研究人員在鋰空氣電池領域取得了期待已久的進展。這項研究為鋰空氣電池在充電過程中的電化學反應帶來了新的見解。
根據spectrum.ieee.org網站5月18日的一份報告，鋰空氣電池的存儲容量預計將達到傳統鋰離子電池的五到十倍，因此許多人認為他們可能已經掌握了解決問題的關鍵，可以將電動汽車從汽車行業的利基市場轉變為更大的細分市場。
毫無疑問，電動汽車仍然是媒體報道的焦點，比如特斯拉Model S，它最近贏得了……
他是《消費者報告》歷史上汽車類的最高評級。我想《消費者報告》的編輯們不會介意它425公里的續航里程或幾個小時的充電時間。
為了使電動汽車更符合人們對現有化石燃料汽車的慣性期望，即在大約兩分鐘內續航650公里，并在充滿燃料的情況下行駛接下來的650公里，那么為這些全電動汽車提供動力的電池技術必須實現一個巨大的飛躍。
盡管我們用來為電動汽車提供動力的鋰離子電池一直在改進，但長期以來有一種說法是，從技術上講，鋰離子電池可能被錯誤地使用了。
為了使電池的性能與化石燃料相當，電池的能量密度需要達到約1000 WHr/kg。目前，我們使用的鋰離子電池即使性能翻倍，也只能達到400 WHr/kg。正如美國前能源部長朱棣文所說，如果電池技術要與內燃機競爭，其儲存能力必須提高到當今電池的六到七倍。
正是在這一點上，鋰空氣電池的儲能容量是鋰離子電池的十倍。但到目前為止，除了在高度受控的實驗室環境中，在任何地方實現這種電池的應用仍然是一個主要問題。
在美國化學學會（ACS）雜志《納米快報》（Nano Letters）上發表的一篇論文中，麻省理工學院和桑迪亞國家實驗室的研究人員使用透射電子顯微鏡（TEM）深入探討了鋰-空氣電池析氧反應發展中的一個難題。
正是在這種反應中，研究人員首次觀察到過氧化鋰（Li2O2）的氧化。過氧化鋰是鋰空氣電池在放電過程中產生的副產品。觀察表明，過氧化鋰主要產生于由多壁碳納米管制成的電池基板的界面。
在這個位置，過氧化鋰阻礙了電子的流動，從而阻礙了電池的充電。然而，研究人員還發現，當電子在充電過程中穿過碳納米管時，放電過程中形成的過氧化鋰會逐漸收縮。這意味著，如果可以加速電池的電子轉移，也可以提高這些電池的充電速度。
本文找出了制約電子轉移的關鍵因素。太平洋西北國家實驗室研究員肖潔說。這個例子向我們表明，基礎研究可以顯著提高我們在實際應用中解決問題的能力。本文提供的信息將為鋰空氣電池中空氣電極的合理設計提供見解。
盡管這項研究沒有指出這些電池在實驗室環境之外的應用方式，但明智的做法是選擇一種電池技術，該技術有望至少使電動汽車與化石燃料汽車相媲美，作為未來的道路。
由亞化咨詢組織的第二屆中國鋰電池隔膜研討會于5月9日10日在天津召開。
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汽車導航