日本团队用薄片使锂空气电池寿命延长至两倍

“锂空气电池”被称为终极蓄电池，日本物质材料研究机构（NIMS）与软银、OHARA联合开发出了可抑制锂空气电池劣化的技术。通过在正极和负极之间插入用固体电解质制成的薄片，保护负极使用的锂，从而将电池寿命延长到了两倍。团队将进一步推进延长寿命，力争作为无人机等的电源实现实用化。

锂空气电池是正极使用从空气中获取的氧气、负极使用锂的新一代电池。与传统锂离子电池相比，单位重量的能量密度有望提高到数倍。放电时锂从负极溶出，在正极与氧气发生反应，生成过氧化锂。充电时则相反，过氧化锂分解并释放出氧气，在负极还原成锂。

研究团队过去开发出了能量密度为500瓦时/千克的锂空气电池。虽然能量密度超过锂离子电池的两倍，但存在问题，充放电10次左右之后，容量会降低到8成以下。

研究团队在电子显微镜下观察反复充放电后的电池时发现，负极锂的厚度减少到了一半左右。经过详细分析后得知，锂在正极与电解液等发生反应生成的水和二氧化碳会向负极一侧移动，导致负极劣化。

如果不使用保护片，负极就会劣化（图片由物质材料研究机构主任研究员松田翔一提供）

因此，研究团队在正极和负极之间插入了很薄的保护片，以此来防止会导致负极劣化的物质从正极泄漏到负极。保护片是把氧化物固体电解质加工成6微米的厚度而制成的。其性质是，取电所需要的锂离子可以通过，但水和二氧化碳很难通过。

保护片很薄，具有柔韧度，

将保护片夹在电极之间后制成的电池，由于可抑制负极的劣化，反复充放电20次以上之后，仍能保持8成左右的容量。据悉能量密度达到400瓦时/千克，是传统锂离子电池的两倍左右。

此前业界一直认为锂空气电池劣化的主要原因在于正极。日本物质材料研究机构主任研究员松田翔一充满期待地表示，“这次的发现颠覆了定论，可能会成为改进锂空气电池的方向标”。今后，团队将通过寻找不易劣化的新电极材料，或者遏制促使劣化的物质产生，力争开发出可重复充放电100次以上的电池。