近期,由中國大連化學物理研究所和大連海事大學的電池研究團隊發表了一項突破性研究,可能有助於突破鋰空氣電池在性能上的限制,為實際應用鋪平道路。這項研究成果於2025年2月22日由EurekAlert發表,顯示出鋰空氣電池的巨大潛力,可能成為解決電動汽車續航能力問題的關鍵。

這個研究團隊開發出一種名為咪唑鎘鹽的新型材料作為電池包中的“調解者”。這種材料的主要功能是促進電荷傳輸,並有效對抗那些會降低性能及縮短電池壽命的不利條件。如果這項技術能夠實現,那麼鋰空氣電池在同等重量下可存儲的電量將遠超常見的鋰離子電池,這將意味著電動汽車的行駛里程將大幅增加。特斯拉的Model Y已經能夠達到327英里(約合526公里)的續航能力,若能進一步延長行駛距離,將大幅緩解人們對於電動汽車續航的擔憂。

鋰空氣電池的工作原理是利用電池運行過程中溶解的正鋰離子移動到多孔電極,同時空氣從該電極中移動並與氧化鋰過氧化物結合。當電池充電時,氧氣被“釋放出來”,鋰離子返回金屬態,並在對極沉積,形成了一個完整的充放電過程。這一過程與標準的鋰離子電池化學有所不同,標準鋰離子電池是通過電解質物質“推送”離子在兩個電極間的移動來實現電力儲存的。

鋰空氣技術存在的部分問題在於多孔陰極的堵塞,這會導致不必要的副反應,從而削弱電池的性能,使其在只有幾次充放電之後便損失大部分效能。此次研究中,團隊採用了新的咪唑鎘鹽作為催化劑加入電解質中,旨在提高電池性能並延長使用壽命。此種材料能夠提供更好的可逆化學反應,改善充放電過程的效率,同時在陽極表面形成一層薄膜,以防止與電解質的有害接觸,這樣可以穩定陽極並減少電解質分解。

研究表明,這種“調解者”在960小時的測試中取得了良好的效果,讓電池的各部分和諧共處。EurekAlert報告指出,該研究團隊生產的電化學測試電池表現出了高度的潛力。此外,在美國境內進行的鋰空氣電池研究,也顯示出相較普通電池在同等重量下具有四倍的儲存容量。這證明許多實驗室對鋰空氣技術的未來充滿興趣。

總體而言,全球範圍內的電池研究正不斷推進,涉及的材料從鈉、鉀到其他元素不一而足。這些研究的目標是開發出更經濟高效的電池,以支持向清潔能源未來的轉型,減少因氣候變遷帶來的極端天氣風險。根據NASA的報告,氣候變遷和極端天氣的風險已影響著保險覆蓋和成本。

當然,目前的鋰離子電池仍然是可靠的能量存儲裝置,為同樣可靠的電動汽車提供動力。而隨著政府提供的稅收激勵措施,換用電動汽車對於消費者來說也是很具吸引力的選擇。節省的油耗和維護成本,加上高達7,500美元的稅收抵免,這無疑是電動車切換的重要契機。