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由锂金属阳极、空气基阴极和固体陶瓷聚合物电解质组成的新型锂空气电池。图片来源：美国阿贡国家实验室

据最新一期《科学》杂志报道，美国能源部阿贡国家实验室和伊利诺伊理工学院研究人员携手开发出一种新型锂空气电池，其使用固体电解质，不仅安全，且历经1000次充放电循环仍保持稳定。进一步研究有望让其能量密度达到锂离子电池的4倍，不仅能为电动汽车提供更长的续航里程，也有望为飞机和长途卡车提供电力。

研究团队解释称，新型锂空气电池的主要新成分是固体电解质，而非通常使用的液体电解质，液体电解质电池可能会因过热而起火。

此外，过去的锂空气电池在放电过程中，金属阳极中的锂会穿越液体电解质与氧结合，在阴极处产生过氧化锂或超氧化锂。在充电过程中，过氧化锂或超氧化锂被分解成锂和氧。而最新研制电池中的固体电解质由一种陶瓷聚合物组成，这种聚合物材料由相对廉价的元素以纳米颗粒的形式制成，能在放电时产生氧化锂。

阿贡国家实验室研究人员表示，产生超氧化锂或过氧化锂的化学反应只涉及每个氧分子存储的一个或两个电子。而产生氧化锂的化学反应则涉及4个电子，储存的电子越多，意味着能量密度越高。最新研制出的锂空气电池是首个在室温下实现4个电子反应的锂空气电池。

研究团队指出，此前的锂空气电池循环寿命非常短，而新产品历经1000次充放电循环仍能保持稳定。此外，随着进一步开发，新款锂空气电池的能量密度将高达创纪录的1200瓦时/千克，几乎是锂离子电池的4倍。

关键词： 空气电池 能量密度 过氧化锂 液体电解质 固体电解质