據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，美國科學(xué)家研制出一種新式碳纖維鋰空氣電池，其能量密度是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于手機、汽車中可充電鋰離子電池的4倍，該研究發(fā)表在最新一期《能源和環(huán)境科學(xué)》雜志上。

去年，由麻省理工學(xué)院（MIT）機械工程和材料科學(xué)與工程系教授楊紹紅（音譯）領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊，通過使用稀有金屬晶體，改進了鋰空氣電池的能量密度。從理論上來講，鋰空氣電池的能量密度大于鋰離子電池，因為，它用一個多孔的碳電極取代了笨重的固態(tài)電極，碳電極能通過從漂過其上方的空氣中捕獲氧氣來存儲能量，氧氣與鋰離子結(jié)合在一起會形成氧化鋰。最新研究朝前邁進了一步，制造出的碳纖維電極比其他碳電極擁有更多孔隙，因此，當(dāng)電池放電時，有更多孔隙來存儲固體氧化鋰。

該論文的合作者、MIT材料科學(xué)與工程系研究生羅伯特-米切爾表示：“我們利用化學(xué)氣相沉積過程種植了垂直排列的碳納米纖維陣列，這些像毯子一樣的陣列就是導(dǎo)電性高、密度低的儲能‘支架’。”

另一名研究人員、MIT機械工程系的研究生貝塔·加蘭特解釋道，在放電過程中，過氧化鋰粒子會出現(xiàn)在碳纖維上，碳會增加電池的重量，因此，讓碳的數(shù)量最小、為過氧化鋰留出足夠的空間非常重要，過氧化鋰是鋰空氣電池放電過程中形成的活性化學(xué)物質(zhì)。楊紹紅表示：“我們新制造出的像毯子一樣的材料擁有90%以上的孔隙空間，其能量密度是同樣重量的鋰離子電池的4倍。而去年我們已經(jīng)證明，碳粒子能被用來為鋰空氣電池制造有效的電極，但那時的碳結(jié)構(gòu)只有70%的孔隙空間。”

科學(xué)家們指出，因為這種碳纖維電極碳粒子的排列非常有序，而其他電極中的碳粒子非常混亂，因此，比較容易使用掃描式電子顯微鏡來觀察這種電極在充電中間狀態(tài)的行為，這有助于他們改進電池的效能，也有助于解釋為什么現(xiàn)有系統(tǒng)在經(jīng)過多次充電放電循環(huán)后，性能會下降。但將這種碳纖維鋰空氣電池商品化還需進一步研究。