俄專家發現導致鋰氧電池消極怠工的“推手”

新華社莫斯科８月９日電（記者 欒海）鋰氧電池（又名鋰空氣電池）的放電功率比鋰離子電池高數倍，但隨著時間推移，鋰氧電池的電極會越來越“鈍化”，導致供電能力下降。俄羅斯科研人員日前通過實驗發現，引發這一“怠工”現象的幕后“推手”是超氧化物陰離子。

鋰氧電池是通過金屬鋰與空氣中的氧氣發生氧化還原反應并將化學能轉換成電能的電池。在放電過程中，該電池負極的鋰被氧化，正極的氧氣被還原，從而在外電路中產生電流。目前一些國家的研究團隊正計劃為電動車配備這種電池，如果其有效供電的時間越長，電動車在一定行駛里程內需充電的次數就會越少。

莫斯科國立大學聚合物與晶體物理教研室主任霍赫洛夫和同事在新一期美國《物理化學雜志Ｃ輯》上報告說，導致鋰氧電池目前難以投入實用的一個主要問題是隨著使用時間的延長，該電池正極的工作狀態會日益“消極”，導致放電效果下降，因此研究這種“怠工”機制是解決這一問題的關鍵。

霍赫洛夫和同事以使用六氟磷酸鋰和二甲基亞砜為電解液的鋰氧電池為研究對象，并用莫斯科國立大學的超級計算機推算該電池正極附近的電解液的成分、分子結構和鹽類化合物離子的分布狀況，以及相關變量對電池正極有效工作的影響。

分析結果顯示，鋰氧電池正極具有多孔碳結構，該電極在與空氣中的二氧化碳和水汽長時間接觸后，其多孔結構中的鋰離子會在電極表面與氧分子還原的中間產物——超氧化物的陰離子相互結合。所謂超氧化物是含有Ｏ２－超氧離子自由基的一類化合物。隨著這種結合的次數逐漸增多，鋰氧電池正極的還原反應會越來越弱。因此抑制或延緩鋰離子與超氧化物陰離子的結合進程，是提高鋰氧電池工作效率的重點。

俄研究人員還表示，他們所用的超級計算機的推算結果顯示，在鋰氧電池所用的電解液中，相關離子在溶劑中溶解時所釋放的能量越小，越有助于抑制鋰離子與超氧化物陰離子的結合進程，這項研究為研制適用于鋰氧電池的新電解液和電極新材料提供了思路。