麻省理工学院的研究人员在取代为手机、笔记本电脑和电动汽车供电的锂离子电池方面迈进了一步，他们开发出了一种在相同重量下可以存储更多能量的设备。
该设备被称为锂空气或锂氧电池。带电的锂原子与通过装置的空气中的氧气反应，形成过氧化锂，并沉积在结构上。然后可以分解过氧化物以释放电力。
在一篇发表在Energy & Environmental Science期刊上的论文中，一个材料科学家和机械工程师团队改进了这种设计，使其重量相同的储电量几乎是锂离子电池的四倍。
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“我认为，关键优势是能量密度，”材料科学与工程专业的博士生罗伯特·米切尔说。米切尔和机械工程专业的博士生贝塔·加兰特是这项研究的共同第一作者。“在过去的几年里，人们对这些电池重新产生了浓厚的兴趣，”米切尔说。
电池的电极是由碳纳米纤维构成的：纯碳的细而空心的圆柱体。纳米纤维被生长和排列，形成一种类似于地毯或草坪的结构。“这些碳电极独特的形态为过氧化锂创造了一个低密度支架，”米切尔说。结构中的开放空间为以锂化合物的形式存储电力提供了充足的空间。
寻找合适的催化剂
电池本身也比现有的可充电电池轻得多。“原因与阴极的工作方式有关，”加兰特说。“我们直接让锂与氧气而不是钴反应，”钴是目前这一代锂离子电池中最常用的材料。“对于给定的重量，它可以为电动汽车提供更长的续航里程，”她说。
尽管如此，这种新设备也有一些局限性。“锂空气电池的一个挑战是往返效率低，”米切尔说。“分解过氧化锂所需的电压相当大”；也就是说，电池输出的电压低于为其充电所需的电压。
该团队正在研究一些潜在的解决方案。“人们对提高效率的新催化剂非常感兴趣，”米切尔说。催化剂将降低分解过氧化锂所需的能量。米切尔说，锂空气电池的实际应用还需要数年时间。
然而，真正让加兰特感兴趣的不仅仅是这项研究的潜力。“我们开发的结构真正令人兴奋的地方在于，我们可以看到过氧化锂结构的形成、生长和退化，”加兰特说。研究人员希望研究材料如何在结构上沉积，以及调整碳密度，以便继续提高设备的效率。
经Environment & Energy Publishing, LLC.许可，转载自Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500