加拿大滑鐵盧大學(xué)研究人員解決了鋰空氣電池兩個(gè)最具挑戰(zhàn)的問(wèn)題，不只首度實(shí)現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)換，也讓鋰空氣電池儲(chǔ)能增加 50%。

鋰空氣電池（Lithium–air battery）以超高理論能量密度和相對(duì)輕巧的重量博得科學(xué)家青睞，鋰空氣電池陽(yáng)極（負(fù)極）采用金屬鋰，陰極（正極）材料則是空氣中重量幾乎可不計(jì)的氧。

而鋰離子電池的陽(yáng)極通常為石墨，陰極為鋰化合物，為了讓鋰離子在移動(dòng)時(shí)可以安穩(wěn)嵌入陰極，需要打造一個(gè)更大更重的結(jié)構(gòu)去收納鋰離子，也因此電池容量有限，讓鋰離子電池的能量密度一直過(guò)不去門坎。

但鋰空氣電池的理論能量密度卻能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他電池，比現(xiàn)有鋰離子電池高 5～10 倍，接近汽油的能量密度，也就是說(shuō)，如果鋰空氣電池有一天成功商業(yè)化，電動(dòng)車將擁有媲美汽油車的續(xù)航里程。

有科學(xué)家也將鋰空氣電池稱為鋰氧電池（lithium-oxygen battery），與鋰硫電池（Lithium sulfur battery）并列新興應(yīng)用的首選高能可充電電池，一篇發(fā)表于 2017 年英國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《再生能源與燃料》期刊的論文表示，鋰硫電池已被引入能量?jī)?chǔ)存市場(chǎng)，而鋰氧電池的實(shí)用原型已開發(fā)出來(lái)，兩種電池都在迅速發(fā)展當(dāng)中。

但是鋰空氣電池有兩大嚴(yán)重缺點(diǎn)，第一個(gè)是電化學(xué)過(guò)程中形成的中間體（intermediate）：超氧化鋰（LiO2）和過(guò)氧化鋰（Li2O2）會(huì)從內(nèi)部降解電池；第二個(gè)是超氧化物在該過(guò)程中會(huì)消耗有機(jī)電解質(zhì)，極大限制了電池循環(huán)周期壽命。

滑鐵盧大學(xué)化學(xué)系教授 Linda Nazar 團(tuán)隊(duì)因此決定將有機(jī)電解質(zhì)換成更穩(wěn)定的無(wú)機(jī)熔鹽，多孔碳陰極則換成二功能金屬氧化物觸媒，接著在 150℃ 環(huán)境下實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)中間體改形成較穩(wěn)定的氧化鋰（Li 2 O）而不是過(guò)氧化鋰，這使得電池高度可逆，庫(kù)倫效率（Coulombic Efficiency）接近 100%。此外，電池能保持優(yōu)異充電特性，實(shí)現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)移，進(jìn)而可以多儲(chǔ)存 50% 能量。

但這款鋰空氣電池在實(shí)際應(yīng)用前還有很長(zhǎng)一段路要走，因?yàn)槲覀儽仨氃陔妱?dòng)車中將電池加熱到 150℃ 它才能工作，麻省理工學(xué)院能源材料研究員 Yang Shao-Horn 在同期期刊評(píng)論中指出，這款鋰空氣電池也許可以作為飛機(jī)、潛艇的緊湊型動(dòng)力源。

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