中國儲能網(wǎng)訊：目前的發(fā)展方向是使這種電池能適用于電動汽車。
由麻省理工學院的研究人員研發(fā)的一種催化劑使鋰-空氣電池的充電效率有了顯著的提高——這使這種高能量密度電池適用于電動汽車及其他領域的目標邁近了一步。
空氣催化劑：金和鉑的合金納米微粒（深色的區(qū)域）位于炭黑色基底上（淺色圖案）；這些材料共同提高了鋰-空氣電池的效率。
該催化劑由金和鉑的合金納米微粒組成；在測試中，它能將充電能量的77%作為電能釋放出來。研究人員說，這比之前公布的70%左右的記錄還要高。6月第2周，《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）在線發(fā)表了這項研究，該研究提出了一種制造鋰-空氣電池催化劑的新方法，它甚至能達到比商用電池所需的85%～90%更高的效率。
鋰-空氣電池通過鋰和空氣中的氧反應來產(chǎn)生電能，由于其具有儲存能量高的潛力而受到關注。與相同重量的如今使用的鋰離子電池相比，鋰-空氣電池可以實際存儲多達3倍的能量，比如，可以延長電動汽車的行駛距離。
但鋰-空氣電池樣品也存在一些問題。除了非常的低效之外，它們通常只能持續(xù)幾十個充電和放電周期。它們也不活躍，只能緩慢地釋放能量，并容易被二氧化碳和水污染。作為其中一個電極的金屬鋰非?；钴S，具有危險性，并最終形成會導致短路的樹狀晶體。
為了提高電池的效率，這項新的催化劑研究由材料科學工程和機械工程教授楊紹紅（Yang Shao-Horn）領導，與機械工程和生物工程教授金柏莉?哈邁德-斯契費爾利（Kimberly Hamad-Schifferli）合作，設法解決其中最重要的問題。該催化劑有助于延長電池壽命。
當鋰-空氣電池放電時，金屬鋰與氧氣起反應生成氧化鋰并釋放電子。當充電時，氧氣被釋放，金屬鋰被還原。新的催化劑促進了這些反應，由此減少了電池充放電時能量的損失。催化劑里的金原子可以促進鋰和氧的結合；而鉑原子則有助于還原反應，釋放氧。
在某些方面，研究結果有悖于之前的假設。鉑是已知的能促進燃料電池中氫氧結合的最好的催化劑之一，是最早試用于鋰-空氣電池用來催化鋰和氧的材料之一。但是實驗表明，鉑的表現(xiàn)并不好，所以它被放棄了。
麻省理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)，鉑在鋰-空氣電池中是有用的，但只是在逆向反應——充電過程中從氧化鋰中釋放氧——中有用。楊紹紅說：“大家都知道鉑在電池放電時不活躍，但我們發(fā)現(xiàn)，鉑在充電反應中是最好的催化劑之一。”
楊紹紅表示，另一方面，由于金的惰性，它通常被認為是一種不良的催化劑。事實上，麻省理工學院的研究人員是第一次使用金控制實驗，來測量使用不良催化劑的反應。令他們吃驚的是，他們發(fā)現(xiàn)，金在催化鋰和氧的結合時表現(xiàn)出色——比鉑好很多（在楊紹紅的研究小組發(fā)現(xiàn)這點之前的幾個月，豐田公司的研究者就已經(jīng)演示了這一成果，并注冊了專利）。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩種催化劑在納米微粒狀態(tài)下結合時效率更高。楊紹紅說：“它們在一起工作時會相互促進?！?
除了提高效率，促進這些反應還有望增加鋰-空氣電池可充電的次數(shù)——通過減少會阻塞電池的氧化鋰。當麻省理工學院的研究人員繼續(xù)研發(fā)鋰-空氣電池時，他們將探討這種可能性；他們會更細致地研究金鉑催化劑，以了解它們是如何工作的；并通過對不同材料的組合來研發(fā)新的催化劑。
麻省理工學院的研究人員正努力通過使用少量的鉑和金來降低催化劑的成本。一種方法是，在較便宜的材料制成的納米微粒表層涂上薄薄的一層貴重的金屬。法國庇卡底大學（Universite de Picardie Jules Verne）教授讓?馬里?塔拉斯孔（Jean-Marie Tarascon）表示，其他研究人員已經(jīng)證實，廉價的氧化錳催化劑對鋰-空氣電池有效。他說目前這些材料已被證明比楊紹紅的催化劑更有效率。
