科学家设计出能在自然环境下工作的锂空气电池

▲ 实验室制造的锂空气电池

美国伊利诺伊大学芝加哥分校和阿尔冈国家实验室的研究人员设计了一种新型的锂空气电池，这种电池可以在自然空气环境下工作，并且充放电循环750次后仍能运行，创下记录。他们的研究结果近日发表在Nature杂志上。

该论文的作者之一、机械与工业工程助理教授Amin Salehi-Khojin认为，该锂空气电池的设计代表了电池领域的一场革命，这意味着我们向“超越锂离子电池”迈出了重要一步。

研究人员认为，锂空气电池所能承受的能量比为我们的手机、笔记本电脑和电动汽车提供动力的锂离子电池多5倍。

锂空气电池的工作原理是将阳极中的锂与空气中的氧气结合起来，于放电阶段在阴极上产生过氧化锂。过氧化锂在充电阶段会被分解成锂和氧。

但是，这种锂空气电池的实验设计无法在真正的自然空气环境中运行，因为锂阳极氧化，以及锂离子与空气中二氧化碳和水蒸气结合将产生副产物，影响电池正常运转。

该研究团队利用阳极、阴极和电解质的独特组合，克服了这些问题，防止了阳极氧化及副产物的生成，从而使该电池能够在自然环境中运行。

他们在锂阳极上涂上一层薄薄的碳酸锂，这样可以选择性地让阳极中的锂离子进入电解液，同时阻止不需要的化合物到达阳极。在锂空气电池的实验设计中，氧气和其他构成空气的气体一起通过碳质的海绵晶格结构进入电解液。

研究人员使用了钼硫酸催化剂，然后利用混合了电解质的离子液体和二甲基亚砜来减少锂与空气中的其他元素的反应，从而提高电池效率

“我们对电池进行了彻底的大修，重新设计了它的每一部分，帮助我们实现我们想要发生的反应，阻止了那些最终导致电池失效的反应。” Salehi-Khojin解释道。

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  编译：Coke  审稿：西莫  编辑：张梦   

来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180321141345.htm