美發明新型碳纖維鋰空氣電池

美國科學家研制出一種新式碳纖維鋰空氣電池，其能量密度是現在廣泛應用于手機、汽車中可充電鋰離子電池的4倍，該研究發表在一期《能源和環境科學》雜志上。

去年，由麻省理工學院（MIT）機械工程和材料科學與工程系教授楊紹紅（音譯）領導的科研團隊，通過使用稀有金屬晶體，改進了鋰空氣電池的能量密度。從理論上來講，鋰空氣電池的能量密度大于鋰離子電池，因為，它用一個多孔的碳電極取代了笨重的固態電極，碳電極能通過從漂過其上方的空氣中捕獲氧氣來存儲能量，氧氣與鋰離子結合在一起會形成氧化鋰。

研究朝前邁進了一步，出的碳纖維電極比其他碳電極擁有更多孔隙，因此，當電池放電時，有更多孔隙來存儲固體氧化鋰。

該論文的合作者、MIT材料科學與工程系研究生羅伯特·米切爾表示：“我們利用化學氣相沉積過程種植了垂直排列的碳納米纖維陣列，這些像毯子一樣的陣列就是導電性高、密度低的儲能‘支架’。”

另一名研究人員、MIT機械工程系的研究生貝塔·加蘭特解釋道，在放電過程中，過氧化鋰粒子會出現在碳纖維上，碳會增加電池的重量，因此，讓碳的數量zui小、為過氧化鋰留出足夠的空間非常重要，過氧化鋰是鋰空氣電池放電過程中形成的活性化學物質。楊紹紅表示：“我們新出的像毯子一樣的材料擁有90%以上的孔隙空間，其能量密度是同樣重量的鋰離子電池的4倍。而去年我們已經證明，碳粒子能被用來為鋰空氣電池有效的電極，但那時的碳結構只有70%的孔隙空間。”

科學家們指出，因為這種碳纖維電極碳粒子的排列非常有序，而其他電極中的碳粒子非常混亂，因此，比較容易使用掃描式電子顯微鏡來觀察這種電極在充電中間狀態的行為，這有助于他們改進電池的效能，也有助于解釋為什么現有系統在經過多次充電放電循環后，性能會下降。但將這種碳纖維鋰空氣電池商品化還需進一步研究。