鋰空氣電池研究再取得突破，庫倫效率接近 100%
作者 Emma stein
加拿大滑鐵盧大學研究人員解決了鋰空氣電池兩個最具挑戰的問題，不只首度實現四電子轉換，也讓鋰空氣電池儲能增加 50%。
鋰空氣電池（Lithium–air battery）以超高理論能量密度和相對輕巧的重量博得科學家青睞，鋰空氣電池陽極（負極）採用金屬鋰，陰極（正極）材料則是空氣中重量幾乎可不計的氧。
而鋰離子電池的陽極通常為石墨，陰極為鋰化合物，為了讓鋰離子在移動時可以安穩嵌入陰極，需要打造一個更大更重的結構去「收納」鋰離子，也因此電池容量有限，讓鋰離子電池的能量密度一直過不去門檻。
但鋰空氣電池的理論能量密度卻能遠遠超過其他電池，比現有鋰離子電池高 5～10 倍，接近汽油的能量密度，也就是說，如果鋰空氣電池有一天成功商業化，電動車將擁有媲美汽油車的續航里程。
有科學家也將鋰空氣電池稱為鋰氧電池（lithium-oxygen battery），與鋰硫電池（Lithium sulfur battery）並列新興應用的首選高能可充電電池，一篇發表於 2017 年英國化學學會《再生能源與燃料》期刊的論文表示，鋰硫電池已被引入能量儲存市場，而鋰氧電池的實用原型已開發出來，兩種電池都在迅速發展當中。
但是鋰空氣電池有兩大嚴重缺點，第一個是電化學過程中形成的中間體（intermediate）：超氧化鋰（LiO2）和過氧化鋰（Li2O2）會從內部降解電池；第二個是超氧化物在該過程中會消耗有機電解質，極大限制了電池循環週期壽命。
滑鐵盧大學化學系教授 Linda Nazar 團隊因此決定將有機電解質換成更穩定的無機熔鹽，多孔碳陰極則換成二功能金屬氧化物觸媒，接著在 150℃ 環境下實驗，發現中間體改形成較穩定的氧化鋰（Li 2 O）而不是過氧化鋰，這使得電池高度可逆，庫倫效率（Coulombic Efficiency）接近 100%。此外，電池能保持優異充電特性，實現四電子轉移，進而可以多儲存 50% 能量。
但這款鋰空氣電池在實際應用前還有很長一段路要走，因為我們必須在電動車中將電池加熱到 150℃ 它才能工作，麻省理工學院能源材料研究員 Yang Shao-Horn 在同期期刊評論中指出，這款鋰空氣電池也許可以作為飛機、潛艇的緊湊型動力源。
新研究發表在《科學》期刊。 |
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