充电一次 汽车可行驶650公里

相当于杭州到温州一个来回

锂－空气电池，被业界誉为“终极电池”，因为其理论能量密度高，是锂离子电池的10倍，堪比汽油，用作电动汽车电池的话，成本和重量仅是目前所用汽车电池的1/5。但在它替代汽油之前，还有许多问题需要解决。

英国剑桥大学研究人员上月29日报告说，他们研发的锂－空气电池工作系统，攻克了原先多个技术难题——尤其是化学上的不稳定问题。如果投入实际使用，汽车只要充一次电，就能行驶650公里。这相当于杭州到温州一个来回的距离。在最新一期美国《科学》杂志上，研究人员介绍了这一成果。

原先电池 化学反应不理想

导致性能衰退

一般情况下，锂－空气电池使用锂金属作为负极材料，正极则为多孔的导电碳材料。

论文第一作者、剑桥大学的刘韬博士说，放电时，从负极出发的锂离子在正极与空气中的氧气反应，产生一种叫过氧化锂的固体产物，填充于碳电极的孔隙中。充电时，化学过程逆转，过氧化锂被分解释放氧气。该电池的蓄电能力，理论上是目前市场上锂离子电池的10倍，但实际应用时却存在多个缺陷。

刘韬说，该电池的反应产物过氧化锂及反应中间产物超氧化锂都有较高的反应活性，会分解电解液，因此几个充放电循环后电池电量就会急剧下降，电池寿命较短；由于过氧化锂导电性能差，充电时很难分解，需要很高的充电电压，还会导致分解电解液及碳电极等副作用；放电时，过氧化锂会堵塞多孔碳电极，导致放电提前结束；充电时，锂金属负极表面会以树枝状向正极生长，最终可能导致短路，存在安全隐患；锂金属与空气中的水蒸气、氮气、二氧化碳都会发生反应，导致负极材料消耗，最终使电池失效。

新电池系统 改用石墨烯作为电极

充放电效率达90%以上

在新电池系统中，刘韬等人改用多层次的大孔石墨烯作为正极材料，利用水和碘化锂作为电解液添加剂，最终产生和分解的是氢氧化锂，而不是此前电池中的过氧化锂。氢氧化锂比过氧化锂要稳定，大大降低了电池中的副反应，提高了电池性能。其中碘化锂除了帮助分解氢氧化锂外，似乎还起到了保护锂金属负极的作用，使电池对于过量的水有一定的免疫性。没有它，同量的水会直接使电池失效，完全无法充放电。

他们开发出的锂－空气电池模型蓄电能力约为3000瓦时/千克，约现有锂离子电池的8倍，可循环充放电超过2000次，首次循环充放电效率高达93%，即充入电池中93%的能量在放电时都能被使用。

啥时能用上？

据报道，市面上在售的电动汽车中，性能最强悍的特斯拉Model S，最大续航里程为502公里，约是传统汽车的一半。国内一些相对便宜的小型电动汽车，多数续航里程还只停留在300公里以下的水平。

英国《金融时报》说，如果把这项技术从实验室的演示品转变为商品，那么汽车只充一次电，就能行驶约650公里。

不过，研究人员认为，要真正造出锂-空气电池，至少还要10年，目前还有很多问题需要解决。如对金属电极的保护问题。此外，演示系统仍然只能以纯氧循环，空气中所含的二氧化碳、氮气和水分都对金属电极有害。刘韬说，虽然还有大量工作要做，但这些问题都有解决方法。                                                （摘自都市快报）