充電壽命和效率大幅提升 三元鋰電池廠家充電技術取得突破
充電壽命和效率大幅提升 三元鋰電池廠家充電技術取得突破
鋰空氣電池的能量密度較高，因此被看好在電動汽車和便攜設備中的前景。不過鋰空氣電池技術現在有一些嚴重的缺點：熱損耗較大，容量下降較快，而且需要昂貴的元器件控制氧氣的進出，因此只能做成非封閉式電池，使用起來不太方便。
現在有一種新的電池化學方法，能夠克服上述問題，性能上與鋰空氣電池接近，并可以做成傳統的全封閉式電池。
納米氧化鋰陰極電池微結構示意圖
（紅白顆粒表示為鋰氧化合物，類似海綿物表示為氧化鈷）
這種新電池技術被稱為納米氧化鋰陰極電池（nanolithia cathode battery），由麻省理工學院核科學與工程系巴特爾能源聯盟（Battelle Energy Alliance）教授李巨、博士后朱志（音）以及其他五名來自麻省理工學院、阿貢國家實驗室、以及北京大學的研究人員發明。
李巨教授解釋，鋰空氣電池一個問題是充電電壓與放電電壓不匹配，電池的充電電壓比放電電壓要高1.2V以上，這意味著充電時會有很大的能量損失。他說：“充電時有30%左右的電能以熱量的形式消耗掉了，如果充電過快，電池真的會燃燒起來。”
固態氧元素
傳統的鋰空氣電池在放電時會從空氣中抽取氧氣以完成放電的化學反應，充電時這些氧氣又被釋放出來。
與傳統鋰空氣電池一樣，納米氧化鋰陰極電池也是利用鋰和氧的電化學反應來進行充放電。但新方法中氧元素不會再還原成氧氣，而是以固態形式存在，并在三種氧化還原態中直接切換，這三種可相互轉換的化合物分別是Li2O、Li2O2與LiO2，混合在一起呈玻璃態。新方法在充電時的電壓損失從1.2V降低為0.24V，僅為舊方法的五分之一，因此只有約8%的電能以熱量形式損失掉了。“除了能源效率的提升，從安全的角度來說，電池包發出的熱量越少，就意味著汽車充電的速度越快。”李教授說道。
新方法也解決了鋰空氣電池的另一個問題：每一次充放電，氧元素都要在氣態和固態之間切換一次，經過多次充放電以后，電池結構中的材料導電特性大幅下降，這使得鋰空氣電池的壽命很有限。
新方法的訣竅就在于開發了一種納米級的粒子，這種粒子包含了玻璃態的鋰和氧元素，由氧化鈷組成的矩陣將這些鋰和氧元素固定住，研究人員將這種粒子稱為納米氧化鋰。李教授表示，LiO2、Li2O2和Li2O在這種結構中能夠以固態的形式進行轉換。