新型催化剂大幅提升锂空电池性能

材料牛注：锂空气电池由于其较高的比容量，一直是研究人员的宠儿。然而催化剂对其有巨大影响，德州大学达拉斯分校的研究人员的研究将对手机、电动汽车的电池打开一扇大门。

达拉斯埃里克乔森工程与计算机科学学院材料工程系的教授Dr. Kyeongjae Cho发现了针对锂空气电池的新型催化剂材料极大地提高了电池容量。这项研究发表在Nature Energy上。

“尽管全世界很多科研小组都在做这项很有挑战性的研究，却没有产业化投入到生活当中运用。但是锂空电池仍有很大的发展前景。” Cho说。“这是令人兴奋的进展，Yongping Zheng（德克萨斯大学达拉斯分校研究生）和我们团队已经证明这个问题可以得到解决。希望这一发现将振兴在这一领域的研究，为进一步发展创造势头。”

锂空气电池(或锂氧电池)“呼吸”空气中的氧气，进行化学反应释放电能，而不是像锂离子电池一样存储一个内部氧化剂。因此锂空气电池拥有的能量密度堪比汽油——是目前锂离子电池的理论能量密度的10倍左右。拥有巨大的储存可再生能源的潜力,特别是在移动设备和电动汽车等应用。

不管是在成本上还是重量在上，锂空气电池都只是目前市场上电池的五分之一，但它可以让电动汽车行驶400英里，还可以让智能手机连续工作一星期而不用再次充电。

到目前为止，锂空气电池的比容量还没有取得了阶段性的结果。Cho说，尽管一些大公司和大学都一直在努力。但直到现在，这些尝试最终得到的结果只是低效率和倍率性差，以及不稳定和不需要的化学反应。

Cho 和 Zheng介绍了他们的新研究，他们着重于研究电池内部的电解液催化剂，当其与氧结合时，产生化学反应而产生电池容量。研究人员说可溶性的催化剂比传统的固体催化剂具有明显的优势,通常表现出更高的效率。特别是,他们发现某些有机材料可以用作可溶性催化剂。

基于这一背景，Cho 和 Zheng与首尔国立大学的研究人员合作,发现了一个名为二氨基吩嗪的锂空气电池的新催化剂,具有更高的稳定性，同时还能提高电压效率。

“催化剂使锂空气电池成为一个更实际的能源存储解决方案，” Zheng说。

据Cho所说,他的催化剂研究对额外的技术进步打开了一扇门。但可能需要五到十年的时间将之前的研究应用在消费者的设备和电动车的电池上。

他已经把最新研究提供给了汽车制造商和电信公司，这些公司表示对他的研究有兴趣。

“汽车和移动设备电池正面临严峻的挑战，因为它们需要更高的容量！”他说。“这是一个重大的一步，希望将重振对锂空气电池研究具有应用前景，使它产业化而不仅仅是一个学术研究。”

研究的合作者包括首尔国立大学Kisuk Kang博士领导的研究人员。这项研究是由现代汽车公司和韩国国家研究基金会资助的。

论文地址：rational design of redox mediators for advanced Li–O₂ batteries

原文参考链接：Discovery could energize development of longer-lasting batteries

感谢材料人编辑部王宇供稿