近年不少科學家致力研究新電池種類，期望能使用更少能源就能締造更高電量外，也希望帶來更長的電池續(xù)航力。近來科技界熱談的鋰空氣電池，因其備有超高理論能量密度、輕巧重量的特質(zhì)，被不少科學家看好，能成為日后重要電池類型，不過現(xiàn)階段還是開發(fā)當中。

不過近日鋰空氣電池取得突破性發(fā)展，加拿大知名學府滑鐵盧大學科研團隊解決了鋰空氣電池兩大最具挑戰(zhàn)的問題，不只首度實現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)換，也讓鋰空氣電池儲能新增50%。

鋰空氣電池陽極（負極）采用金屬鋰，陰極（正極）材料則是空氣中重量幾乎可不計的氧。而鋰離子電池的陽極通常為石墨，陰極為鋰化合物，為了讓鋰離子在移動時可以安穩(wěn)嵌入陰極，要打造一個更大更重的結構去“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不去門坎。

但鋰空氣電池的理論能量密度卻能遠遠超過其他電池，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，假如鋰空氣電池有一天成功商業(yè)化，電動汽車將擁有媲美汽油車的續(xù)航里程。

有科學家也將鋰空氣電池稱為鋰氧電池，與鋰硫電池并列新興應用的首選高能可充電電池，一篇發(fā)表于2017年英國化學學會《再生能源與燃料》期刊的論文表示，鋰硫電池已被引入能量儲存市場，而鋰氧電池的實用原型已開發(fā)出來，兩種電池都在迅速發(fā)展當中。

但是鋰空氣電池有兩大嚴重缺點，第一個是電化學過程中形成的中間體：超氧化鋰和過氧化鋰會從內(nèi)部降解電池；第二個是超氧化物在該過程中會消耗有機電解質(zhì)，極大限制了電池循環(huán)周期壽命。

滑鐵盧大學化學系教授LindaNazar團隊因此決定將有機電解質(zhì)換成更穩(wěn)定的無機熔鹽，多孔碳陰極則換成二功能金屬氧化物觸媒，接著在150℃環(huán)境下實驗，發(fā)現(xiàn)中間體改形成較穩(wěn)定的氧化鋰而不是過氧化鋰，這使得電池高度可逆，庫倫效率接近100%。此外，電池能保持優(yōu)異充電特性，實現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)移，進而可以多儲存50%能量。

但這款鋰空氣電池在實際應用前還有很長一段路要走，因為我們必須在電動汽車中將電池加熱到150℃它才能工作，麻省理工學院能源材料研究員YangShao-Horn在同期期刊評論中指出，這款鋰空氣電池也許可以作為飛機、特種的緊湊型動力源。

新研究發(fā)表在《科學》期刊。