劍橋大學(xué)(CambridgeUniversity)在電化學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破，或?qū)⒋呱沙潆姷某?jí)電池。這種電池在給定空間內(nèi)存儲(chǔ)的能量是目前最好電池的五倍，可大大拓展電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，并可能大幅改觀電力存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)效益。
化學(xué)教授克萊爾-格雷(ClareGrey)和她的團(tuán)隊(duì)攻克了鋰空氣電池開發(fā)中的技術(shù)難關(guān)。理論上說，只有這種電池能讓電動(dòng)汽車在不必?cái)y帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車及柴油車的續(xù)航里程。
如果能把該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室的演示品轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐罚瑢⒘钇囍怀湟淮坞娋湍軓膫惗伛偟綈鄱”?約合648公里――譯者注)，所用電池的成本和重量卻只有今日電動(dòng)汽車所用鋰離子電池的五分之一。
格雷教授表示：“我們?nèi)〉玫某删褪惯@項(xiàng)技術(shù)向前邁出了重要一步，預(yù)示著全新的研究領(lǐng)域。我們?nèi)晕慈P解決這一化學(xué)機(jī)制所固有的問題，但我們的成果確實(shí)揭示了前行的道路。”
和目前的可充電電池中盛行的鋰離子技術(shù)相比，鋰空氣電池理論上擁有巨大的優(yōu)勢(shì)――其能量密度可能要高10倍――以至于全球的研究人員都在開展鋰空氣電池的研究。
發(fā)表在《科學(xué)》(Science)期刊上的一篇研究論文顯示，劍橋的這個(gè)團(tuán)隊(duì)攻克了這種技術(shù)中的部分實(shí)際問題――尤其是化學(xué)上的不穩(wěn)定問題。在此之前，由于這種化學(xué)上的不穩(wěn)定，鋰空氣電池會(huì)顯示出性能迅速衰退的現(xiàn)象。
鋰空氣電池的基本化學(xué)原理十分簡(jiǎn)單。這種電池通過鋰和氧結(jié)合成過氧化鋰實(shí)現(xiàn)放電，再通過施加電流逆轉(zhuǎn)這一過程而完成充電。而如何可靠地令上述反應(yīng)在許多周期內(nèi)反復(fù)發(fā)生，則是該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。
劍橋的科學(xué)家對(duì)相關(guān)化學(xué)過程做了調(diào)整，以提高其可控性。比如，他們將過氧化鋰轉(zhuǎn)變?yōu)楦滋幚淼臍溲趸嚕€向系統(tǒng)中添加了碘化鋰，并用石墨烯制作了滲透性極好的“蓬松”電極。所謂石墨烯，是12年前曼徹斯特大學(xué)(ManchesterUniversity)發(fā)現(xiàn)的一種碳的同素異形體。
研究人員表示，劍橋?qū)嶒?yàn)室中展示的電池系統(tǒng)效率達(dá)90%，可充電2000次。不過他們表示，可能至少還需10年的工作，才能將該電池變?yōu)榭捎糜谄嚭碗娋W(wǎng)蓄電的商業(yè)電池。電網(wǎng)蓄電裝置用于存儲(chǔ)太陽能和風(fēng)能發(fā)電站間歇發(fā)出的電力，以便在需要的時(shí)候使用。
格雷教授表示：“我們獲得了該技術(shù)的專利，其知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸劍橋大學(xué)商業(yè)化機(jī)構(gòu)劍橋?qū)崢I(yè)(CambridgeEnterprise)所有。我們正與多家公司合作推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。”
