美国科学家开发出锂空气电池，比传统锂电池有更高能量密度

近日，美国伊利诺伊理工学院和阿贡国家实验室的科学家们开发出一种基于四电子反应过程的新方法，可以生产出比当前锂离子技术能量密度更高的锂空气电池。

到目前为止，锂空气电池的演示仅限于单电子或双电子反应过程，分别生成超氧化锂（LiO2 ）或过氧化锂（Li2O2 ）。四电子反应过程中的反应依赖于固态电解质和催化剂磷化三钼（Mo3P ） 。这一点至关重要，因为涉及更多电子的反应可以产生更高的能量存储。

科学家们发明了一种锂空气电池，由锂金属阳极、空气基阴极和固体陶瓷聚合物电解质（CPE）组成。在放电和充电过程中，锂离子（Li+）从阳极移动到阴极，然后再返回。

与使用液体电解质的传统锂离子电池不同，这种新型电池采用基于含锂纳米颗粒的固体复合电解质。电解质嵌入由一种名为陶瓷-聚环氧乙烷聚合物的特殊材料制成的基质中。研究人员表明，该电池可进行至少1000次充放电循环。进一步改进后，该设计的比能量可达1200瓦时/千克。

嵌入Li 10 GeP 2 S 12纳米颗粒的复合电解质表现出高离子电导率和稳定性以及高循环稳定性。在美国能源部科学办公室用户设施纳米材料中心进行的低剂量低温透射电子显微镜分析证实了该反应机理，该机理倾向于四电子反应化学，以Li 2 O为主要产物的可逆生成和分解。

研究发现，该电池在室温下至少可充电1000次，科学家称这代表着锂空气电池在实际应用方面取得了重大进展。

使用固态电解质代替液态电解质还可以减少对消防安全的担忧。这一发现也为设计在室温下工作的锂基电池化学开辟了新思路。研究人员表示，这些未来的设计可以实现更高的储能。