鋰空氣電池通過(guò)鋰和空氣中的氧結(jié)合成過(guò)氧化鋰實(shí)現(xiàn)放電;再通過(guò)施加電流逆轉(zhuǎn)這一過(guò)程而完成充電。和目前的可充電電池中盛行的鋰離子[y1]技術(shù)相比，鋰空氣電池理論上可存儲(chǔ)的能量要多得多，但其發(fā)展面臨幾大障礙。

首先，鋰正極[y2]會(huì)氧化，且由于二氧化碳和水蒸氣的存在，會(huì)在正極處生成大量的有害副產(chǎn)物。因此，大多數(shù)鋰空氣電池不能在真正的自然空氣環(huán)境下長(zhǎng)期工作。此外，由于氧氣是助燃劑，也可能造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。

在最新研究中，來(lái)自伊利諾斯大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研團(tuán)隊(duì)，對(duì)鋰空氣電池的正極、負(fù)極和電解質(zhì)(電池的三個(gè)主要部件)都進(jìn)行了改造，得到的獨(dú)特組合克服了這些挑戰(zhàn)。

他們?cè)阡囌龢O上涂了一層碳酸鋰薄層，該層會(huì)讓來(lái)自正極的鋰離子進(jìn)入電解質(zhì)，同時(shí)防止其他化合物到達(dá)正極。此外，新電池的負(fù)極創(chuàng)新性地使用了二硫化鉬作為催化劑;另外，新的電解質(zhì)由離子液體和二甲基亞砜(電池電解質(zhì)的常見組分)混合制成，可促進(jìn)生成過(guò)氧化鋰這一主要的電化學(xué)反應(yīng)，大大降低了其他副反應(yīng)的發(fā)生，并提升了電池的效率。

張新波說(shuō)：“這種全新的電池設(shè)計(jì)思路，極大地拓展了鋰空氣電池的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，可以吸引更多科研人員投入其中，大力推動(dòng)鋰空氣電池的應(yīng)用進(jìn)程。”

不過(guò)，研究人員表示，為了將最新實(shí)驗(yàn)電池商業(yè)化，還有很多工作要做。張新波也指出，電解液在電池中的成本不可忽視。