近年不少科學(xué)家致力研究新電池種類，期望能使用更少能源就能締造更高電量外，也希望帶來更長的電池續(xù)航力。近來科技界熱談的鋰空氣電池（Lithium-air battery），因其備有超高理論能量密度、輕巧重量的特質(zhì)，被不少科學(xué)家看好，能成為日后重要電池類型，惟現(xiàn)階后還是開發(fā)當(dāng)中，推出未有期。

　　不過近日鋰空氣電池取得突破性發(fā)展，加拿大知名學(xué)府滑鐵盧大學(xué)（University of Waterloo）科研團隊解決了鋰空氣電池兩大最具挑戰(zhàn)的問題，不只首度實現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)換，也讓鋰空氣電池儲能增加 50%。

　　鋰空氣電池陽極（負極）采用金屬鋰，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(wěn)嵌入陰極，需要打造一個更大更重的結(jié)構(gòu)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坎。

　　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(xiàn)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(yè)化，電動車將擁有媲美汽油車的續(xù)航里程。

　　有科學(xué)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）并列新興應(yīng)用的首選高能可充電電池，一篇發(fā)表于 2017 年英國化學(xué)學(xué)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(fā)出來，兩種電池都在迅速發(fā)展當(dāng)中。

　　但是鋰空氣電池有兩大嚴重缺點，第一個是電化學(xué)過程中形成的中間體（intermediate）：超氧化鋰（LiO2）和過氧化鋰（Li2O2）會從內(nèi)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(zhì)，極大限制了電池循環(huán)周期壽命。

　　滑鐵盧大學(xué)化學(xué)系教授 Linda Nazar 團隊因此決定將有機電解質(zhì)換成更穩(wěn)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(huán)境下實驗，發(fā)現(xiàn)中間體改形成較穩(wěn)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(yōu)異充電特性，實現(xiàn)四電子轉(zhuǎn)移，進而可以多儲存 50% 能量。

　　但這款鋰空氣電池在實際應(yīng)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(xué)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(fā)表在《科學(xué)》期刊。