超强锂氧电池面市 电动车续航里程或翻倍

　　据科技网站Engadget报道，由麻省理工主导的研究团队日前公布了新研发的锂氧电池，由于具备更轻的重量、使用固态氧元素并且自带防止过度充电机制，其较锂空气电池具有明显优势，有望在电动汽车领域推广，解决续航里程以及电池安全问题。

　　对于电动汽车以及其他便携电子设备领域来说，由于良好的能量重量比，锂空气电池（Lithium-airbattery）被认为是非常有前景的技术。但其实，锂空气电池本身存在着严重的缺陷，电量以热能的形式流失，而且电池降解速度非常快。由于使用开路电池的配置，锂空气电池需要昂贵的辅助设施来吸入并排出氧气，这与传统的密闭电池大相径庭。

　　不过，一种化学电池的新变体或许能够解决这所有的问题。它可以使用传统方式，完全封闭，而且能够提供像锂空气电池那样的电池性能，而且完全克服了锂空气电池的缺点。这种新的电池理念被《自然能量》（NatureEnergy）称作“nanolithiacathodebattery”（意译：纳米锂氧阴极电池）。据介绍，新研究成果由麻省理工学院MIT核科学与工程学院教授李巨领衔，与MIT、阿贡国家实验室、北京大学等另外几名成员共同研究的成果。

　　李巨表示，锂空气电池的一大缺点是电池充电与放电时电压的不匹配。电池的输出电压比充电时的电压要低1.2伏还要多，这意味着在每一次完整充电过程中，都会产生巨大的能量损失。李巨说：“在充电时，约30%的电量以热量的形式流失，如果你充电速度过快，它都可以自燃了。”

　　氧—保持固态

　　传统的锂空气电池的工作原理是这样的：在放电过程中，锂空气电池从外界吸收氧气，并与电池的锂产生化学反应。在充电过程中，则产生相反的化学反应，氧被重新释放到空气中。在这种新的变体电池中，在充电与放电过程中，锂元素与氧气进行同样的电化学反应，但整个过程中根本不需要氧元素的气态变化。

　　相反，氧元素一直以固态形势存在，并可在三种氧化还原状态中直接切换，产生三种不同的固体化合物——氧化锂Li2O、过氧化锂Li2O2以及超氧化锂LiO2，这三种化合物以玻璃形态混合在一起。这样的话，电压损耗情况可以改善5倍以上，从1.2伏减为0.24伏，所以，仅有8%的电能被转换成了热量。李巨表示：“这意味着汽车可以快速充电，因此电池组发烫的情况会解决，不再构成安全隐患，而且电池的能源效率得到了保障。”

　　此外，新电池还解决了锂空气电池的另一大问题。由于在充电与放电过程中，化学反应使氧以气态以及固态的形式存在，当氧经历巨大的体积变化时，这会扰乱电池内部的电传导路径，严重损害了电池的寿命。

　　据介绍，新型电池的奥秘在于创建一个极小的微粒，大约在纳米级别，成玻璃状的微粒可同时包含锂与氧，并紧紧被包围在氧化钴（cobaltoxide）的小矩阵里。研究人员将这些微粒称作纳米锂氧（nanolithia）。李巨表示，在这种形态下，氧化锂、过氧化锂以及超氧化锂的转换可以完全以固态形式发生。

　　由于通常状态下，纳米锂氧非常不稳定，所以研究人员将它们放入了氧化钴的矩阵之中。氧化钴矩阵其实是一种类似海绵状的物质，每隔几纳米就有一个气孔。氧化钴矩阵一方面可以稳定住纳米锂氧，另一方面，还可以充当化学反应的催化剂。

　　李巨教授补充道，传统的锂空气电池其实是锂干氧电池（lithium-dryoxygenbattery），因为它完全不能处理潮湿以及二氧化碳。所以锂空气电池使用的输入型空气需要认真处理。“你需要大型辅助系统来除湿以及排除二氧化碳，这非常困难。”但由于新电池完全不需要吸入以及排除气体，这个困扰锂空气电池的问题迎刃而解。