锂空气电池研究再取得突破，库伦效率接近100%

加拿大滑铁卢大学的研究人员解决了锂空气电池最具挑战性的两个问题，不仅首次实现了四电子转换，还将锂空气电池的储能提高了50%。

锂空气电池以其超高的理论能量密度和相对较轻的重量赢得了科学家的青睐。锂空气电池的阳极（负极）由金属锂制成，阴极（正极）由空气中重量几乎可以忽略不计的氧气制成。然而，锂离子电池的阳极通常是石墨，阴极是锂化合物。为了使锂离子在移动时稳定地嵌入阴极，需要构建更大、更重的结构来容纳锂离子，因此电池容量有限，锂离子电池的能量密度从未超过阈值。然而，锂空气电池的理论能量密度可以远远超过其他电池，比现有的锂离子电池高5~10倍，接近汽油。也就是说，如果有一天锂空气电池成功商业化，电动汽车的续航里程将与汽油车相当。一些科学家还将锂空气电池称为锂氧电池，这是与锂硫电池一起在新兴应用中高能可充电电池的首选。2017年发表在英国化学学会《可再生能源与燃料》杂志上的一篇论文表明，锂硫电池已被引入储能市场，锂氧电池的实用原型已经开发出来，并且这两种电池都在快速发展。然而，锂空气电池有两个严重的缺点。第一种是在电化学过程中形成的中间体：过氧化锂（LiO2）和过氧化锂（Li2O3）会从内部降解电池；

二是超氧化物在这个过程中会消耗有机电解质，极大地限制了电池的循环寿命。滑铁卢大学化学系教授Linda Nazar决定用更稳定的无机熔盐代替有机电解质，用双功能金属氧化物催化剂代替多孔碳阴极。在150℃下进行实验后，发现中间体转化为更稳定的氧化锂（Li2O），而不是过氧化锂，这使得电池具有高度可逆性，库仑效率接近100%。此外，该电池可以保持优异的充电特性，实现四电子转移，并进一步存储50%以上的能量。然而，这种锂空气电池离实际应用还有很长的路要走，因为我们必须在电动汽车中将电池加热到150℃才能工作。麻省理工学院能源材料研究员杨绍·霍恩在对同一问题的评论中指出，这种锂空气电池可能被用作飞机和潜艇的紧凑型电源。加拿大滑铁卢大学的研究人员解决了锂空气电池最具挑战性的两个问题，不仅首次实现了四电子转换，还将锂空气电池的储能提高了50%。

锂空气电池以其超高的理论能量密度和相对较轻的重量赢得了科学家的青睐。锂空气电池的阳极（负极）由金属锂制成，阴极（正极）由空气中重量几乎可以忽略不计的氧气制成。然而，锂离子电池的阳极通常是石墨，阴极是锂化合物。为了使锂离子在移动时稳定地嵌入阴极，需要构建更大、更重的结构来容纳锂离子，因此电池容量有限，锂离子电池的能量密度从未超过阈值。然而，锂空气电池的理论能量密度可以远远超过其他电池，比现有的锂离子电池高5~10倍，接近汽油。也就是说，如果有一天锂空气电池成功商业化，电动汽车的续航里程将与汽油车相当。一些科学家还将锂空气电池称为锂氧电池，这是与锂硫电池一起在新兴应用中高能可充电电池的首选。2017年发表在英国化学学会《可再生能源与燃料》杂志上的一篇论文表明，锂硫电池已被引入储能市场，锂氧电池的实用原型已经开发出来，并且这两种电池都在快速发展。然而，锂空气电池有两个严重的缺点。第一种是在电化学过程中形成的中间体：过氧化锂（LiO2）和过氧化锂（Li2O3）会从内部降解电池；二是超氧化物在这个过程中会消耗有机电解质，极大地限制了电池的循环寿命。滑铁卢大学化学系教授Linda Nazar决定用更稳定的无机熔盐代替有机电解质，用双功能金属氧化物催化剂代替多孔碳阴极。在150℃下进行实验后，发现中间体转化为更稳定的氧化锂（Li2O），而不是过氧化锂，这使得电池具有高度可逆性，库仑效率接近100%。此外，该电池可以保持优异的充电特性，实现四电子转移，并进一步存储50%以上的能量。然而，这种锂空气电池离实际应用还有很长的路要走，因为我们必须在电动汽车中将电池加热到150℃才能工作。麻省理工学院能源材料研究员杨绍·霍恩在对同一问题的评论中指出，这种锂空气电池可能被用作飞机和潜艇的紧凑型电源。

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