鋰離子電池已經(jīng)改變了便攜式電子產(chǎn)業(yè)，并且正在進(jìn)入電網(wǎng)和電動運(yùn)輸?shù)哪芰看鎯?。今天，世界各地的研究實驗室正在尋求開發(fā)更強(qiáng)大，更便宜，更安全，壽命更長的超越鋰離子電池。

據(jù)“自然”雜志報道，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校和美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室的科學(xué)家小組已經(jīng)開發(fā)出了一種新型的超越鋰離子電池的設(shè)計，該設(shè)計通過空中運(yùn)行（因此稱為“鋰-空氣”）在許多充電和放電循環(huán)中。聯(lián)合首席研究員兼Argonne杰出研究員LarryCurtiss觀察到，該團(tuán)隊的文章吸引了大自然，因為“其他人試圖制造在空氣中運(yùn)行的鋰-空氣電池組電池，但由于循環(huán)壽命短而失敗。”

“首次展示真正的鋰空氣電池是我們稱之為”超越鋰離子“電池的重要一步?！?芝加哥伊利諾伊大學(xué)助理教授AminSalehi-Khojin

過去技術(shù)的問題是，實驗室測試的電池單元需要單獨供應(yīng)純氧（因此稱為鋰-氧電池）。因此，氧氣罐必須成為電池系統(tǒng)的一部分，由于空間需求，使其不能用于電動車輛。使用外部空氣的鋰空氣電池消除了這個問題。

該團(tuán)隊新開發(fā)的電池的主要特點是用于鋰金屬陽極的新型保護(hù)涂層，該涂層可以防止陽極與氧氣反應(yīng)并因此惡化，以及允許電池在空氣環(huán)境中工作的新型電解質(zhì)混合物。在空氣環(huán)境下的測試中，該電池在700次循環(huán)中保持了高性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了以前的技術(shù)。芝加哥伊利諾伊大學(xué)副校長兼助理教授AminSalehi-Khojin說：“能量儲存容量約為鋰離子電池的三倍，通過持續(xù)研究，五倍容易實現(xiàn)。首次展示真正的鋰空氣電池是向我們所稱的超越鋰離子電池邁出的重要一步。“

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該團(tuán)隊的基礎(chǔ)科學(xué)計算研究揭示了該系統(tǒng)如何在空氣中運(yùn)行，以及哪些因素有助于提高循環(huán)穩(wěn)定性。這些新知識對于科學(xué)家繼續(xù)努力開發(fā)全尺寸鋰空氣電池應(yīng)該是至關(guān)重要的。

芝加哥伊利諾伊大學(xué)的研究人員建立，測試，分析和表征了電池單元，而那些在阿貢的電池則主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)科學(xué)計算研究。項目成功的關(guān)鍵在于使用阿貢領(lǐng)導(dǎo)計算機(jī)構(gòu)（ALCF）和納米材料中心（CNM）進(jìn)行高性能計算。ALCF和CNM是位于阿貢的美國能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室。伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的研究資源中心同樣具有幫助。

“自然”文章將于3月22日發(fā)布，題為“鋰電池在現(xiàn)實空氣環(huán)境中具有長周期壽命”。其他阿貢作者包括材料科學(xué)部門的化學(xué)家RajeevAssary;化學(xué)科學(xué)與工程部助理化學(xué)家劉聰;材料科學(xué)部助理材料科學(xué)家巴德里·納拉亞南（BadriNarayanan）和材料科學(xué)部的助理物理學(xué)家AnhNgo。

該研究部分由國家科學(xué)基金會，美國能源部科學(xué)辦公室和伊利諾斯州提供資助。一些研究人員得到了能源存儲研究聯(lián)合中心，美國能源部能源創(chuàng)新中心和電能儲存中心：量身定制的界面，美國能源部能源前沿研究中心的支持，兩者都得到了該部科學(xué)辦公室的支持。