據外媒報道，日本國立材料科學研究所（NIMS）、軟銀公司（SoftBank）和小原光學公司（Ohara）共同確定了高能量密度鋰氧電池退化背后的詳細機制。


結合先進技術的分析研究表明，在循環過程中鋰負極會嚴重退化，從而縮短鋰氧電池的循環壽命。研究人員在鋰電極上使用輕量化的保護層，可以在不降低鋰氧電池的高能量密度的情況下，極大地延長鋰氧電池的循環壽命。

鋰氧電池的重量輕、容量高，比起目前使用的鋰離子電池，單位重量的理論能量密度高達數倍。因此，有望成為終極可充電電池。由于這些潛在的優勢，人們越來越關注將這種電池系統應用于廣泛的技術，如無人機和電動汽車。

NIMS一直在開展鋰氧電池的基礎研究。該項目的目標是，加速研發大容量可充電電池。2018年，NIMS和軟銀公司聯合成立先進技術開發中心，旨在將鋰氧電池實際應用于移動電話基站、物聯網（IoT）、HAPS（高空平臺站）和其他技術。2021年，該中心成功研制出能量密度近500 Wh/kg的鋰氧電池，大大超過此前開發的鋰氧電池的能量密度。然而，這種電池的壽命只有10次或更少的充放電循環，需要經過深入研發，才能投入實際使用。

該團隊結合之前開發的各種先進分析技術，發現鋰氧電池的鋰金屬負極在充電/放電循環時迅速退化，導致電池中出現明顯的過電位，從而縮短電池的循環壽命。

這一結果與傳統觀點相反，即導致循環壽命降低的過電位是由氧正電極中發生的電化學反應引起的。為了防止鋰金屬負極退化，研究團隊還開發了一種厚度為6μm的輕量柔性固體電解質，并將其集成到鋰氧電池中作為保護層。結果顯示，該電池的循環壽命大幅延長，而不影響單位重量的高能量密度。

該團隊希望開發新的電池材料，并將其整合到電池中，以在NIMS-軟銀先進技術開發中心加速開發實用的鋰氧電池。

原標題： 日本研究人員發現高能量密度鋰氧電池的退化機制