麻省理工學院（MIT）的科學家們研制出了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，該研究發表在最新一期《能源和環境科學》雜志上。



去年，由麻省理工學院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。

最新研究朝前邁進了一步，制造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Robert Mitchell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 量最小、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：“我們新制造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制造有效的電極，但那時的碳結構只有 70%的孔隙空間。” 123456


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。



來源: 科技日報 劉霞