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“終極電池”研究有重大進(jìn)展& o3 T: l! [" h- Q) S$ M" k* I
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多年來，鋰－空氣電池被業(yè)界譽(yù)為“終極電池”，因?yàn)槔碚撋纤墒闺妱榆嚴(yán)m(xù)航能力接近傳統(tǒng)汽油汽車，甚至可用于電網(wǎng)儲電。英國劍橋大學(xué)研究人員２９日報(bào)告說，他們克服了困擾鋰－空氣電池的多個技術(shù)難題，把這項(xiàng)技術(shù)朝實(shí)用化方向推進(jìn)了一大步。
3 J% q6 r3 _/ ~, a# Q! l. E O8 p這項(xiàng)成果發(fā)表在新一期美國《科學(xué)》雜志上，該雜志還專門為此舉行了電話記者會。! v, W. B5 k9 s6 N) v9 N
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論文第一作者、劍橋大學(xué)的劉韜博士在接受新華社記者采訪時介紹說，近２０年來，鋰－空氣電池在全球被廣泛研究。典型情況下，這種電池使用鋰金屬作為負(fù)極材料，正極則為多孔的導(dǎo)電碳材料。放電時，從負(fù)極出發(fā)的鋰離子在正極與空氣中的氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生一種叫過氧化鋰的固體產(chǎn)物，填充于碳電極的孔隙中。充電時，化學(xué)過程逆轉(zhuǎn)，過氧化鋰被分解釋放氧氣。該電池的蓄電能力理論上是目前市場上鋰離子電池的１０倍，但實(shí)際應(yīng)用時卻存在多個重大缺陷。
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Y$ b- c' K" Q4 E7 l, D1 }7 @ 劉韜說，該電池的反應(yīng)產(chǎn)物過氧化鋰及反應(yīng)中間產(chǎn)物超氧化鋰都有較高的反應(yīng)活性，會分解電解液，因此幾個充放電循環(huán)后電池電量就會急劇下降，電池壽命較短；由于過氧化鋰導(dǎo)電性能差，充電時很難分解，需要很高的充電電壓，還會導(dǎo)致分解電解液及碳電極等副作用；放電時，過氧化鋰會堵塞多孔碳電極，導(dǎo)致放電提前結(jié)束；充電時，鋰金屬負(fù)極表面會以樹枝狀向正極生長，最終可能導(dǎo)致短路，存在安全隱患；鋰金屬與空氣中的水蒸氣、氮?dú)�、二氧化碳都會發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致負(fù)極材料消耗，最終使電池失效。+ }" W4 {6 C& f7 j1 r2 Q( S
! ~) q" M: {! m5 P; q% e 在最新工作中，劉韜等人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。1 w j- s" j8 s% c2 \
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他們開發(fā)出的鋰－空氣電池模型蓄電能力約為３０００瓦時／千克，是現(xiàn)有鋰離子電池的約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。. k& r# v9 K% Y5 i) @
劉韜說，這一工作為加快鋰－空氣電池的發(fā)展提供了許多新思路，比如使用多層次大孔石墨烯電極和電解液添加劑來改變電池反應(yīng)產(chǎn)物、減少電池副反應(yīng)、提高蓄電能力等。但他也強(qiáng)調(diào)，他們只解決了鋰－空氣電池的部分難題，接下來將研究該電池的充放電速率以及鋰金屬負(fù)極的保護(hù)和安全隱患等問題。
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o9 q ?+ q6 C6 y9 y; [9 ]0 W$ s' v 他說：“這些問題都具有挑戰(zhàn)性，例如鋰金屬樹枝狀生長導(dǎo)致的安全問題，在鋰電池界已存在了多年，必須有重大創(chuàng)新才可能解決此老大難問題。我想在這些關(guān)鍵問題也被解決之前，談?wù)撲嚕諝怆姵睾螘r走向市場還為時尚早。相信我們這次發(fā)表的工作會鼓勵人們在鋰－空氣電池技術(shù)上有更多的投入�！�(新華網(wǎng))7 E, p5 B. J$ O9 A7 Z6 z
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P.S：- i" f. H {+ h6 z2 Q$ h: j
@zerowing 這類消息太多了，不知道這個數(shù)據(jù)靠譜否，請零俠確認(rèn)。0 m o3 |/ f2 k
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樓主: zerowing
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發(fā)表于 2015-11-7 23:08:49
