近年不少科學(xué)家致力研究新電池種類，期望能使用更少能源就能締造更高電量外，也希望帶來更長的電池續(xù)航力。近來科技界熱談的鋰空氣電池，因其備有超高理論能量密度、輕巧重量的特質(zhì)，被不少科學(xué)家看好，能成為日后重要電池類型，不過現(xiàn)階段還是開發(fā)當(dāng)中。

不過近日鋰空氣電池取得突破性發(fā)展，加拿大知名學(xué)府大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)解決了鋰空氣電池兩大最具挑戰(zhàn)的問題，不只首度實(shí)現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)換，也讓鋰空氣電池儲能增加50%。

鋰空氣電池陽極（負(fù)極）采用金屬鋰，陰極（正極）材料則是空氣中重量幾乎可不計(jì)的氧。而鋰離子電池的陽極通常為石墨，陰極為鋰化合物，為了讓鋰離子在移動時(shí)可以安穩(wěn)嵌入陰極，需要打造一個(gè)更大更重的結(jié)構(gòu)去“收納”鋰離子，也因此電池容量有限，讓鋰離子電池的能量密度一直過不去門坎。

但鋰空氣電池的理論能量密度卻能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他電池，比現(xiàn)有鋰離子電池高5—10倍，接近汽油的能量密度，也就是說，如果鋰空氣電池有一天成功商業(yè)化，電動車將擁有媲美汽油車的續(xù)航里程。

有科學(xué)家也將鋰空氣電池稱為鋰氧電池，與鋰硫電池并列新興應(yīng)用的首選高能可充電電池，一篇發(fā)表于2017年英國化學(xué)學(xué)會《再生能源與燃料》期刊的論文表示，鋰硫電池已被引入能量儲存市場，而鋰氧電池的實(shí)用原型已開發(fā)出來，兩種電池都在迅速發(fā)展當(dāng)中。

但是鋰空氣電池有兩大嚴(yán)重缺點(diǎn)，第一個(gè)是電化學(xué)過程中形成的中間體：超氧化鋰和過氧化鋰會從內(nèi)部降解電池；第二個(gè)是超氧化物在該過程中會消耗有機(jī)電解質(zhì)，極大限制了電池循環(huán)周期壽命。

大學(xué)化學(xué)系教授LindaNazar團(tuán)隊(duì)因此決定將有機(jī)電解質(zhì)換成更穩(wěn)定的無機(jī)熔鹽，多孔碳陰極則換成二功能金屬氧化物觸媒，接著在150℃環(huán)境下實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)中間體改形成較穩(wěn)定的氧化鋰而不是過氧化鋰，這使得電池高度可逆，庫倫效率接近100%。此外，電池能保持優(yōu)異充電特性，實(shí)現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)移，進(jìn)而可以多儲存50%能量。

但這款鋰空氣電池在實(shí)際應(yīng)用前還有很長一段路要走，因?yàn)槲覀儽仨氃陔妱榆囍袑㈦姵丶訜岬?50℃它才能工作，麻省理工學(xué)院能源材料研究員YangShao-Horn在同期期刊評論中指出，這款鋰空氣電池也許可以作為飛機(jī)、特種的緊湊型動力源。

新研究發(fā)表在《科學(xué)》期刊。