美國麻省理工學院MIT開發(fā)了一款新型鋰空氣電池電池設計，能夠解決目前鋰空氣電池復雜、低效和壽命低不實際的缺陷，保持傳統(tǒng)鋰離子電池的高效節(jié)能優(yōu)點。有望生產適用于個人電子產品至快速充電電動汽車的低成本高效能電池。
鋰空氣電池是一種用鋰作陽極，以空氣中的氧氣作為陰極反應物的電池，相比傳統(tǒng)電池的密閉設計具有“開放性”特點，因為需要空氣中的氧氣進行氣態(tài)-固態(tài)轉換攜帶鋰離子存儲電荷，但是這也產生了三大問題：1、需要濾除空氣的水分和二氧化碳增加復雜度；2、3.7V充電電壓和2.5V放電電壓差意味著在充電過程中32%的能量以熱量損耗；3、持續(xù)的氧氣固態(tài)-氣態(tài)轉換對電池的材料和結構要求很高，容易導致過早失效壽命很短。
MIT的李巨教授及其團隊成功地通過開發(fā)一種新型的更實用的鋰空氣電池陰極設計，來規(guī)避了這些缺陷。在新型電池設計中，封閉的電池中氧保持全時固態(tài)的形式，固態(tài)氧攜帶鋰離子時將形成一種類似玻璃的材質，這些分子被依次包裹進氧化鈷基質中形成被研究者稱為納米鋰氧（nanolithia），李巨表示，在這種形態(tài)下，氧化鋰、過氧化鋰以及超氧化鋰的轉換可以完全以固態(tài)形式發(fā)生。
由于通常狀態(tài)下，納米鋰氧非常不穩(wěn)定，所以研究人員將它們放入了氧化鈷的矩陣之中。氧化鈷矩陣其實是一種類似海綿狀的物質，每隔幾納米就有一個氣孔。氧化鈷矩陣一方面可以穩(wěn)定住納米鋰氧，另一方面，還可以充當化學反應的催化劑。
并可在三種氧化還原狀態(tài)中直接切換，產生三種不同的固體化合物——氧化鋰Li2O、過氧化鋰Li2O2以及超氧化鋰LiO2，這三種化合物以玻璃形態(tài)混合在一起。這樣的話，電壓損耗情況可以改善5倍以上，從1.2伏減為0.24伏，所以，僅有8%的電能被轉換成了熱量。李巨表示：“這意味著汽車可以快速充電，因此電池組發(fā)燙的情況會解決，不再構成安全隱患，而且電池的能源效率得到了保障。”
此外，新電池還解決了鋰空氣電池的另一大問題。由于在充電與放電過程中，化學反應使氧以氣態(tài)以及固態(tài)的形式存在，當氧經歷巨大的體積變化時，這會擾亂電池內部的電傳導路徑，嚴重損害了電池的壽命。
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