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由鋰金屬陽極、空氣基陰極和固體陶瓷聚合物電解質(zhì)組成的新型鋰空氣電池。圖片來源：美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

據(jù)最新一期《科學(xué)》雜志報(bào)道，美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和伊利諾伊理工學(xué)院研究人員攜手開發(fā)出一種新型鋰空氣電池，其使用固體電解質(zhì)，不僅安全，且歷經(jīng)1000次充放電循環(huán)仍保持穩(wěn)定。進(jìn)一步研究有望讓其能量密度達(dá)到鋰離子電池的4倍，不僅能為電動(dòng)汽車提供更長(zhǎng)的續(xù)航里程，也有望為飛機(jī)和長(zhǎng)途卡車提供電力。

研究團(tuán)隊(duì)解釋稱，新型鋰空氣電池的主要新成分是固體電解質(zhì)，而非通常使用的液體電解質(zhì)，液體電解質(zhì)電池可能會(huì)因過熱而起火。

此外，過去的鋰空氣電池在放電過程中，金屬陽極中的鋰會(huì)穿越液體電解質(zhì)與氧結(jié)合，在陰極處產(chǎn)生過氧化鋰或超氧化鋰。在充電過程中，過氧化鋰或超氧化鋰被分解成鋰和氧。而最新研制電池中的固體電解質(zhì)由一種陶瓷聚合物組成，這種聚合物材料由相對(duì)廉價(jià)的元素以納米顆粒的形式制成，能在放電時(shí)產(chǎn)生氧化鋰。

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員表示，產(chǎn)生超氧化鋰或過氧化鋰的化學(xué)反應(yīng)只涉及每個(gè)氧分子存儲(chǔ)的一個(gè)或兩個(gè)電子。而產(chǎn)生氧化鋰的化學(xué)反應(yīng)則涉及4個(gè)電子，儲(chǔ)存的電子越多，意味著能量密度越高。最新研制出的鋰空氣電池是首個(gè)在室溫下實(shí)現(xiàn)4個(gè)電子反應(yīng)的鋰空氣電池。

研究團(tuán)隊(duì)指出，此前的鋰空氣電池循環(huán)壽命非常短，而新產(chǎn)品歷經(jīng)1000次充放電循環(huán)仍能保持穩(wěn)定。此外，隨著進(jìn)一步開發(fā)，新款鋰空氣電池的能量密度將高達(dá)創(chuàng)紀(jì)錄的1200瓦時(shí)/千克，幾乎是鋰離子電池的4倍。

關(guān)鍵詞： 空氣電池 能量密度 過氧化鋰 液體電解質(zhì) 固體電解質(zhì)