鋰離子電池作為目前使用最為廣泛的儲(chǔ)能方式，相關(guān)研究一直方興未艾，而研究的目的殊途同歸都是為了擴(kuò)大容量，提高能量密度。既然叫做鋰離子電池，那么陽(yáng)極必定是就是鋰，因此很多研究也就是對(duì)陰極和電解液做文章，除了各種金屬，近年來(lái)越來(lái)越流行一種直接將空氣當(dāng)做陰極的鋰離子電池。

理論上來(lái)講，假如將空氣當(dāng)做陰極，似乎就能形成無(wú)限大的能量密度，因?yàn)榭諝馐侨≈槐M的，只要能夠保證空氣陰極不斷進(jìn)行反應(yīng)，那么空氣鋰離子電池的容量就無(wú)上限。

當(dāng)然這么好的事情要實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不簡(jiǎn)單，實(shí)際上陰極必須要和空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)才能保證電池運(yùn)作，因此這種電池也被稱作鋰氧電池，然而空氣中又有太多雜質(zhì)，加上用氧的氧化還原反應(yīng)對(duì)電解液的要求非常高。

這樣一來(lái)，在發(fā)電過(guò)程中必定會(huì)發(fā)生各種副反應(yīng)，導(dǎo)致陰極在反應(yīng)過(guò)程中被各種反應(yīng)物、廢料堆積，循環(huán)不到幾次就不能再使用。此前最好的記錄還是2016年MIT的120次充放電鋰氧電池，超過(guò)這個(gè)次數(shù)電池就會(huì)出現(xiàn)損耗。

全面改進(jìn)

此次的改進(jìn)除了針對(duì)電池的陰極，研究人員連鋰金屬陽(yáng)極和電解液都做了不同程度的改善。

首先，研究人員在陰極周圍使用了一個(gè)碳制造的海綿狀晶格結(jié)構(gòu)包圍層，晶格上還涂有二硫化鉬催化劑，目的就是阻止空氣中的二氧化碳、水蒸氣等雜志對(duì)氧化還原反應(yīng)造成影響。

然后，在金屬鋰的陽(yáng)極基礎(chǔ)上還涂覆了一層碳酸鋰薄層，該涂層能夠選擇性地允許鋰離子進(jìn)入電解質(zhì)，同時(shí)防止不想要的化合物到達(dá)陽(yáng)極。

電解液方面，研究人員使用由鋰離子液體和二甲基亞砜的混合電解質(zhì)，此前大部分是使用碳酸這有助于促進(jìn)鋰氧反應(yīng)，使鋰與空氣中其他元素的反應(yīng)最小化，降低了其他副反應(yīng)的發(fā)生。

最后，通過(guò)這些方法制成的電池能夠做到750次的無(wú)損耗充放電使用，刷新了空氣鋰離子電池的充放電記錄。

此次研究負(fù)責(zé)人包括伊利諾伊大學(xué)的3位助理教授MohammadAsadi、FatemehKhalili-Araghi和RobertKlie，雖然前兩位為物理學(xué)院，最后一位在化學(xué)學(xué)院，但他們的研究對(duì)象均包括各種新型材料，只是出發(fā)點(diǎn)為物理性質(zhì)或者化學(xué)性質(zhì)，他們發(fā)表此前發(fā)表的論文總共被引用超過(guò)8000次。另外，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室此前就對(duì)空氣鋰離子電池頗有研究，上面提到的MIT的鋰離子電池就有阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的幫助。

當(dāng)然，空氣鋰離子電池雖然理論上非常有吸引力，但要真正商業(yè)化落地還差很遠(yuǎn)，哪怕是這次的750次充電，假如整合進(jìn)電動(dòng)汽車，按照日常使用恐怕2年就不行了。除了要要繼續(xù)探索可防止副反應(yīng)的材料之外，性價(jià)比也是關(guān)鍵因素，此次研究團(tuán)隊(duì)絲毫未提及價(jià)格的問(wèn)題，這其中的各種稀有金屬的價(jià)格恐怕也會(huì)制約空氣鋰離子電池的商業(yè)化落地。液態(tài)鋰離子電池為何會(huì)頻發(fā)爆炸，有專家分析，原因在于傳統(tǒng)鋰離子電池在大電流下工作有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導(dǎo)致短路破壞；電解液為有機(jī)液體，在高溫下會(huì)加劇發(fā)生副反應(yīng)、氧化分解、出現(xiàn)氣體、發(fā)生燃燒的傾向。

而近年來(lái)，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為采用固態(tài)電池在安全性上相對(duì)有所保障，視其可以繼承液態(tài)鋰離子電池的江湖地位。

儲(chǔ)能的春天已經(jīng)到來(lái)，儲(chǔ)能行業(yè)開始萌芽開花，在各類儲(chǔ)能技術(shù)中，電池儲(chǔ)能最受關(guān)注，也是發(fā)展最快的儲(chǔ)能技術(shù)方向。全固態(tài)鋰離子電池是規(guī)模化儲(chǔ)能理想的化學(xué)電源。我國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組陳永翀教授表示。

專家認(rèn)為，全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本上解決電池安全性問(wèn)題，是電動(dòng)汽車和規(guī)模化儲(chǔ)能的理想化學(xué)電源。

北京理工大學(xué)電動(dòng)汽車輛國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、我國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)汽車輛專業(yè)委員會(huì)委員孫立清曾表示，相較于傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)鋰離子電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化，理論上存在一定的優(yōu)勢(shì)。