鋰空氣電池催化劑新發現

可提供許多能量的輕型電池對各種應用都非常重要。例如，提高電動車的續航里程。正因為如此，即便是電池能量密度有較小的提高也是一個很大的進步。日前，麻省理工學院的一組研究人員在電池技術上作出了很大的進步，它可將現有的任何電池的能量密度提高三倍。

麻省理工學院的副教授Yang Shao-Horn說現在很多研究小組都在從事鋰空氣電池的研究，因為這項電池技術在能量密度上具有很大的優勢。但是哪種極板材料可以提高鋰空氣電池內部的電化學反應？大家還不是特別理解。

鋰氧電池（也就是鋰空氣電池）在原理上與鋰離子電池類似。后者現在是便攜式電子設備的主流電源，也是電動車電源的有力競爭者。但是由于鋰空氣電池使用了輕質、多孔的碳電極和從空氣中提取的氧來參與反應，替代了鋰離子電池中使用的較重的固體化合物，所以鋰空氣電池比較輕。這也是諸多一流公司，如IBM和GM致力于研究鋰空氣電池的主要原因。

近日，Shao-Horn副教授及其學生，連同Hubert Gasteiger教授共同在《Electrochemical and Solid-State Letters》上發表了論文。論文中指出使用了金及鉑金作催化劑的電極具有更高的活性，因而也比單純采用碳電極的電池具有更高的效率。另外，本次研究的新成果也為研究更好的電極材料或許是金和鉑金的合金或其他金屬的合金或金屬氧化物和不太貴重的金屬的替代品打好了基層。

論文第一作者，博士生Yi-Chun Lu在文中說本小組開發了一種能分析不同電池中催化劑活性方法，現在他們可以在本研究的基礎上研究各種可能的材料。她說：“我們研究不同的材料，看他們的趨勢。該研究可以讓我們區分主導催化劑活性的物理參數。最終，能讓我們預見催化劑的性質。”

開發一種可商業化的電池系統的一個問題是安全性。鋰空氣電池中使用的金屬鋰即使在少量的水中都具有很高的活性。這在目前的鋰離子電池中已不是問題，因為鋰離子電池使用的是碳基材料作負極。Shao-Horn說同樣的電池原理卻可以不使用金屬鋰；而可以使用石墨或其他更穩定的負極材料，這樣就提高了電池的安全性。

在鋰空氣電池商業化之前必須解決很多個問題，其中一個最大的問題就是開發一種經過多次充放電循環仍然保持能量的系統，這在汽車或電子設備中非常重要。

研究人員還必須深入了解充放電過程的化學反應，弄明白在這一反應中什么物質產生了，產生在哪里，在該系統中他們是如何與其他物質發生反應的。Shao-Horn說：“關于這種反應是如何發生的，我們目前還處于理解的初級階段。”

GM研發中心的研究員Gholam-Abbas Nazri稱本研究是“有趣和重要的”。它解決了技術開發過程中的重要瓶頸：發現有效的催化劑的必要性。該工作在理解催化劑的角色方面具有正面意義，對進一步理解和開發鋰空氣電池具有重要意義。

一些從事鋰空氣電池研究的公司稱鋰空氣電池10年后即可商業化，而Shao-Horn說現在還很難講它什么時候能商業化。她說：“這是一個非常有前景的領域，但是目前還有很多科學和工程上的挑戰需要克服。如果鋰空氣電池確實能顯現出比現有的鋰離子電池高2～3倍的能量密度，那么它最早實現的應用領域是便攜式電子設備，如計算機和移動電話這些相對價值較高的產品上，之后當成本下降后才有可能用于汽車。

豐田采用NCA類鋰離子充電電池 用于“普銳斯插電式混合動力車”

豐田在“AABC 2010”上發表了題為“插電式混合動力車的發展”的演講，介紹了該公司用于“普銳斯插電式混合動力車”鋰離子充電單體的詳情。該電池單體為5 Ah方形單體，電壓為3.6 V。單位質量的比能量為73Wh/kg，單位體積的能量密度為103Wh/L。質量為245 g。外形尺寸為110mm×14mm×112mm。

正極材料為 Li（Ni-Al-Co）O2，即NCA類，負極材料為碳類。雖未公開詳情，但據稱正極集電體——鋁箔上設有涂層，在其上涂有NCA類電極材料。隔膜則采用了由PP和PE構成的產品。

為了提高安全性，在負極上形成了耐熱性較高的陶瓷層“HRL：Heat Resistance Layer”。該技術此前已由松下在圓筒形電池單體上實現了實用化。此外，還采用了PTC元件以防止過充電的發生。

豐田表示，由于優化了電極材料的涂布方法等，即使行駛20萬英里（約32萬km）以上，電池單體的內部電阻也幾乎沒有增加。

韓國新式電池可用尿液充電

美國《大眾科技》雜志報道，韓國科學家日前研發出一種可用鹽水、甚至是尿液充電的電池Met alCell，有助士兵在資源缺乏的戰場為電子工具充電。文章稱，Met alCell是根據2000年前的古代技術發展而成，電池內裝有鎂片，當放入鹽水后，鹽水中的鈉就會跟鎂片產生化學作用，從而產生低壓電力。士兵若在偏遠地區執勤或作戰，又或欠缺支持，可利用野戰口糧中的鹽，來為Met alCell制作鹽水，為訊號燈、夜視鏡等充電。文章更稱，電力足夠手提電腦使用超過四小時，假如連鹽水都沒有，可用尿液代替。

通用汽車在夏威夷實施加氫站建設試點項目

2010年5月11日，通用汽車公司（GM）與夏威夷天然氣公司（TGC）共同宣布，通過在夏威夷主島——瓦胡島上建設氫燃料基礎設施，來促進燃料電池車的使用。

這一項目計劃建設20至25座加氫站，屆時，島上駕駛燃料電池車的司機距最近的加氫站僅十分鐘路程。

在目前TGC生產的合成天然氣中，氫氣含量超過5%。TGC計劃在其1000英里長的輸氣管線中，選擇合適地點，實施氫氣分離，為當地的燃料電池車提供氫燃料補給服務。

通用汽車全球燃料電池業務執行董事，Charles Freese表示：“由于夏威夷獨特的地理位置，使得它對進口石油的依賴超過90%。該州希望通過可再生能源的利用使這一比例降低至70%，因此對氫能基礎設施的建設一直持積極態度。未來，這些設施可支持數以萬計的氫燃料電池車上路。”