隨著電動汽車的越來越普及,研究人員也開始將精力集中在研究鋰空氣電池上。因為鋰空氣電池比鋰離子電池輕得多,更輕的汽車意味著更長的續(xù)航里程。從理論上來說,鋰-空氣電池相對于鋰離子電池有巨大的優(yōu)勢,前者的能量密度最高為后者的10倍。因此,鋰-空氣電池目前是全球的研究熱點。
據(jù)報道,在此之前,由于這種化學(xué)上的不穩(wěn)定,鋰空氣電池會顯示出性能迅速衰退的現(xiàn)象。英國劍橋大學(xué)研究人員開發(fā)出的鋰空氣電池,成功解決了這種技術(shù)中的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定的問題?;谶@項技術(shù),單位體積可充電電池的容量將達(dá)到當(dāng)前最優(yōu)秀電池的5倍。這將極大地提升電動汽車的單次充電行駛里程,同時給儲電設(shè)備行業(yè)帶來變革。
劍橋大學(xué)的研究人員改用多層次的大孔石墨烯作為正極材料,利用水和碘化鋰作為電解液添加劑,最終產(chǎn)生和分解的是氫氧化鋰,而不是此前電池中的過氧化鋰。氫氧化鋰比過氧化鋰要穩(wěn)定,大大降低了電池中的副反應(yīng),提高了電池性能。其中碘化鋰除了幫助分解氫氧化鋰外,似乎還起到了保護(hù)鋰金屬負(fù)極的作用,使電池對于過量的水有一定的免疫性。沒有它,同量的水會直接使電池失效,完全無法充放電。由于石墨烯氧化物具有多孔性,研究人員估計這種電池可循環(huán)超過2 000次。
劍橋大學(xué)研究人員表示,他們將鋰空氣電池中的電壓間隙降低到了0.2 V,成功提高了電池性能和效率。他們所開發(fā)出的鋰空氣電池模型蓄電能力約為3 000Wh/kg,是現(xiàn)有鋰離子電池的8倍,可循環(huán)充放電上千次,首次循環(huán)充放電效率高達(dá)93%,即充入電池中93%的能量在放電時都能被使用。
科學(xué)家們非常希望鋰空氣電池有一天能取代我們目前使用的鋰離子電池。劍橋大學(xué)的這項技術(shù)如果能從實驗室走向商用,那么電動汽車一次充電就足以從倫敦行駛至愛丁堡,而電池的成本和質(zhì)量僅為當(dāng)前鋰離子電池的1/5。
劍橋大學(xué)這項研究獲得了英國工程和物理科學(xué)研究委員會、美國能源部和歐盟的資助,并且得到了英國先進(jìn)材料廠商莊信萬豐的支持。研究人員表示他們已經(jīng)申請了這項技術(shù)的專利,目前正與多家公司合作,力求盡快推進(jìn)這項技術(shù)。