據(jù)英國《科學(xué)新聞》網(wǎng)站23日報道,加拿大科學(xué)家在24日出版的《科學(xué)》雜志上撰文指出,他們對鋰-氧電池進行了重新設(shè)計,得到的新電池幾乎能將所有儲能全部釋放,且充放電次數(shù)達150次,未來有望成為電動汽車、潛艇等更可靠、更能源密集的電源。
鋰-氧電池由陽極和陰極(被電解液隔開)制成。當(dāng)電池為另一個設(shè)備供電時,陰極上的氧分子與來自電解液的鋰離子結(jié)合,形成過氧化鋰。這一化學(xué)反應(yīng)會釋放出能量。對電池重新充電會分解過氧化鋰,使氧氣和鋰回到初始位置。
與典型的鋰離子電池相比,鋰-氧電池的能量密度更大且由更可持續(xù)的材料制成,但它仍未“飛入尋常百姓家”的主要原因在于其壽命不長。
研究人員解釋稱,在形成過氧化鋰的過程中,會產(chǎn)生幾種不需要的化學(xué)副產(chǎn)物,這會浪費能源。因此,鋰-氧電池只能將約80%的儲能輸送給它所供電的設(shè)備。美國阿貢國家實驗室的材料化學(xué)家拉里·柯蒂斯沒有參與新研究,他指出,這些化學(xué)物質(zhì)也會損壞電池的電解液和陰極,使電池在充電幾十次后就偃旗息鼓。
為制造出更好的鋰-氧電池,滑鐵盧大學(xué)的化學(xué)家琳達·納扎爾及同事用無機熔鹽代替了常用的有機電解質(zhì);用金屬基的替代了標(biāo)準(zhǔn)的碳基陰極。
在得到的新電池中,氧氣與鋰形成氧化鋰。新化學(xué)反應(yīng)可以比生成過氧化鋰多儲存50%的能量。更重要的是,氧化鋰不會產(chǎn)生化學(xué)副產(chǎn)物,這使新的鋰-氧電池幾乎能將所有儲能釋放給其他設(shè)備,且能比其他鋰-氧電池充電更多次。
柯蒂斯說,種新電池未來有望被用來為電動汽車提供動力,但在實際應(yīng)用之前還有很長的路要走,“因為新電池必須加熱到至少150攝氏度才能工作”。
麻省理工學(xué)院能源和材料研究員楊紹恩(音譯)評論稱,改變電解液中的物質(zhì)或許可降低電池的工作溫度,新鋰-氧電池還可作為飛機、航天器和潛艇的緊湊型電源。