据外媒报道，美国伊利诺伊理工大学（Illinois Institute of Technology）和阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的研究人员开发出新型锂空气电池技术。该技术基于四电子反应过程来生成和分解氧化锂（Li2O），使电池能够提供比当前锂离子技术高得多的能量密度。

（图片来源：energy.gov）

这种新型锂空气电池的单位体积储能能力显著超越当前锂离子电池。新电池使用基于含锂纳米颗粒的固态复合电解质。与传统液态电解质电池不同，该电解质嵌入特殊的陶瓷复合聚环氧乙烷聚合物基体材料中。该固态锂空气电池首次在室温下实现四电子化学反应。这具有重要意义，因为大多数锂反应仅涉及单或双电子，更多的电子参与反应意味着储能更高。研究人员证实，该电池至少可以进行1000次充放电循环。经进一步开发后，这种锂空气设计的能量密度有望达到创纪录的1200瓦时/千克，是当前锂离子电池的4倍。

在新一代电池候选技术中，预计锂空气电池的储能密度最高。这项技术将大幅提升电池的储能能力，使用固态电解质替代液态电解质，还能显著降低因起火引发的安全隐患。此外，这项发现为设计可在室温下工作的锂基电池化学体系开辟了新思路，未来的设计有望实现更高的储能潜力。

长期以来，电池研发领域致力于开发能量密度媲美汽油的电池。基于氧化锂（Li2O）生成路径的锂空气电池具备这样的理论潜力。锂空气电池凭借其‌高能量密度‌与‌低成本‌优势展现出良好前景，但迄今相关演示仅实现单电子或双电子反应过程，分别生成超氧化锂（LiO2）或过氧化锂（Li2O2）。

在这项研究中，锂空气电池中四电子反应的成功实现，关键在于结合使用‌固态电解质‌与催化剂‌三磷化钼（Mo3P）。嵌入Li10GeP2S12纳米颗粒的复合电解质表现出高离子电导率、稳定性及高循环稳定性。在美国能源部科学办公室用户设施纳米材料中心（the Center for Nanoscale Materials）进行的低剂量冷冻透射电镜分析证实了，该体系通过主要产物氧化锂（Li2O）的可逆生成与分解促进实现‌四电子反应机制。‌

该研究发现，该电池在室温下至少可充电1000次，这代表着锂空气电池在实际应用方面取得了重大进展。