最近，麻省理工學院的研究人員開發了一種新型催化劑，可以顯著提高鋰空氣電池的充放電效率，從而使這種高能量密度電池在電動汽車等領域的應用邁出了重要一步。（圖為催化劑的TEM照片：黑色顆粒為Au-Pt合金納米顆粒，較輕區域為炭黑。）
該催化劑由Au-Pt合金納米顆粒組成。測試發現，電池的放電效率達到77%，高于之前70%的記錄。這一成果發表在《美國化學學會雜志》上，這種新型催化劑可以達到商用鋰空氣電池所需的85%-90%的放電效率。
鋰空氣電池通過金屬鋰與空氣中的氧氣反應產生電能。它最引人注目的特點是能量密度高，是傳統鋰離子電池的3-4倍，有助于提高電動汽車的續航里程。然而，鋰空氣電池存在許多問題。例如，充放電效率低，循環壽命短，反應速度慢，金屬鋰電極在使用過程中容易產生枝晶，從而導致短路。通過對新型催化劑的研究，可以提高電池效率，延長電池壽命。
當放電時，金屬鋰與氧反應生成氧化鋰并釋放電子。充電時，氧氣被釋放，氧化鋰再次被還原為金屬鋰。新型催化劑加快了反應速度，從而減少了電池在充電和放電過程中的能量損失。催化劑中的Au原子促進鋰和氧的結合，而Pt原子加速充電反應。
在某些方面，這一發現與之前的假設背道而馳。Pt是已知的促進燃料電池中氫氣和氧氣之間反應的最佳催化劑，也是鋰空氣電池中第一種用于促進金屬鋰和氧氣之間的反應的催化劑。然而，實驗表明催化效果并不理想，因此科學家放棄了使用Pt作為鋰空氣電池的催化劑。然而，麻省理工學院的研究人員發現，Pt可以用來催化鋰氧化物在充電過程中釋放氧氣的反應，并發現Pt是充電過程中最好的催化劑。
另一方面，由于Au的不活潑性，它通常不被用作催化劑。事實上，麻省理工學院的研究人員最初想用Au作為控制反應的手段來測試反應速度。但令他們驚訝的是，在催化鋰和氧之間的反應方面，Au比Pt更好。此外，他們發現，當這兩種催化劑結合成納米顆粒時，催化效果更好。
該催化劑除了可以提高效率、加快反應速度外，還可以最大限度地減少氧化鋰的積累，提高鋰空氣電池的壽命。麻省理工學院的研究人員將繼續深入研究Au-Pt催化劑，了解它們是如何工作的，并研究其他材料的組合，以尋找新的催化劑。
麻省理工學院的研究人員正試圖減少Au和Pt的使用，以降低催化劑的成本。一種方法是選擇廉價的納米材料（如氧化錳催化劑），并用這些貴金屬在其表面包裹一層薄膜，以達到良好的催化效果。
（編輯：李燕郊）最近，麻省理工學院的研究人員開發了一種新型催化劑，可以顯著提高鋰空氣電池的充放電效率，從而使這種高能量密度電池在電動汽車等領域的應用邁出了重要一步。（圖為催化劑的TEM照片：黑色顆粒為Au-Pt合金納米顆粒，較輕區域為炭黑。）
該催化劑由Au-Pt合金納米顆粒組成。測試發現，電池的放電效率達到77%，高于之前70%的記錄。這一成果發表在《美國化學學會雜志》上，這種新型催化劑可以達到商用鋰空氣電池所需的85%-90%的放電效率。
鋰空氣電池通過金屬鋰與空氣中的氧氣反應產生電能。它最引人注目的特點是能量密度高，是傳統鋰離子電池的3-4倍，有助于提高電動汽車的續航里程。然而，鋰空氣電池存在許多問題。例如，充電和放電效率低，循環壽命短……
反應速度慢，金屬鋰電極在使用過程中容易產生枝晶，導致短路。通過對新型催化劑的研究，可以提高電池效率，延長電池壽命。
當放電時，金屬鋰與氧反應生成氧化鋰并釋放電子。充電時，氧氣被釋放，氧化鋰再次被還原為金屬鋰。新型催化劑加快了反應速度，從而減少了電池在充電和放電過程中的能量損失。催化劑中的Au原子促進鋰和氧的結合，而Pt原子加速充電反應。
在某些方面，這一發現與之前的假設背道而馳。Pt是已知的促進燃料電池中氫氣和氧氣之間反應的最佳催化劑，也是鋰空氣電池中第一種用于促進金屬鋰和氧氣之間的反應的催化劑。然而，實驗表明催化效果并不理想，因此科學家放棄了使用Pt作為鋰空氣電池的催化劑。然而，麻省理工學院的研究人員發現，Pt可以用來催化鋰氧化物在充電過程中釋放氧氣的反應，并發現Pt是充電過程中最好的催化劑。
另一方面，由于Au的不活潑性，它通常不被用作催化劑。事實上，麻省理工學院的研究人員最初想用Au作為控制反應的手段來測試反應速度。但令他們驚訝的是，在催化鋰和氧之間的反應方面，Au比Pt更好。此外，他們發現，當這兩種催化劑結合成納米顆粒時，催化效果更好。
該催化劑除了可以提高效率、加快反應速度外，還可以最大限度地減少氧化鋰的積累，提高鋰空氣電池的壽命。麻省理工學院的研究人員將繼續深入研究Au-Pt催化劑，了解它們是如何工作的，并研究其他材料的組合，以尋找新的催化劑。
麻省理工學院的研究人員正試圖減少Au和Pt的使用，以降低催化劑的成本。一種方法是選擇廉價的納米材料（如氧化錳催化劑），并用這些貴金屬在其表面包裹一層薄膜，以達到良好的催化效果。
（編輯：李燕郊）
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