和以往的鋰離子電池相比,在重量上具有絕對優勢,被稱為終極充電池的「鋰空氣電池」,在邁入實用化的過程上,已經露出了曙光。

「Lithium–air battery」的圖片搜尋結果

日本的物質材料研究機構,在空氣電池的研發上,位居全球領導地位。在充放電的次數上作出了提升,並將電池外型作出改良,以合乎一般使用上的需求。

在無人機與物聯網 IoT 裝置已經普及到日常生活中的2030 年時,到了那個時候,鋰空氣電池可能已經成為主要的動力來源。

我們可以想像一下10 年後的世界,無人機在都會上空到處飛行,人們戴著頭戴式裝置,進行各種資訊的搜尋,或是和友人進行視訊通話。所使用的電力來源,很可能就是輕量的鋰空氣電池。

和使用鈷與石墨來作為主要電極材料的鋰離子電池相比,鋰空氣電池使用多孔材質石墨與鋰金屬來作為正負極材料,並利用鋰與氧的化學反應生成過氧化鋰。除了無需使用稀土等材料,鋰金屬的質量也非常輕巧。

也因為如此,鋰空氣電池的能源密度相當之高。就理論上而言,將可達到傳統鋰離子電池的10 倍以上。舉例來說,過去只能進行15 分鐘飛行的無人機,飛行時間很可能延長到 1 個小時以上,而且價格更為便宜。然而在進入實用化階段之前,還有許許多多的難關需要克服。例如目前的充放電循環次數只有數十次,這也是和電解質的劣化與負極鋰的析出有關。

研究人員在 2018 年時,於正極材料中混入稀有金屬,在各種條件上進行優化後,充放電循環已可超越 100 次。若在電解液上作出改良的話,很有可能進一步的提高充放電次數。研究人員也針對電池芯之間的多孔材質材料進行了改良,讓氧的流動更為順暢。最後在堆疊了10 枚電池芯之後,成功維持了高度的能源密度。

雖然在多方面作出了改良,但是今後在安全性與充電時間過長等問題上,仍有許多難題需要克服。

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