NIMS发现锂空气电池充电电压升高的原因

新能源汽车讯 据外媒报道，日本国立材料科学研究所（NIMS）首次发现，在充电过程中，锂空气电池会之所以出现电压升高的现象，是与过氧化锂（Li2O2）的结晶度密切相关。过氧化锂是在放电循环过程中产生的一种化合物，这一发现有望为解决相关问题提供重要思路。

（图片来源：NIMS）

锂空气电池的理论能量密度非常高，有望被广泛应用于各种技术，如无人机、物联网设备、电动汽车和家庭电力存储系统。但是，此类电池存在的最严重的问题是，在充电循环中电压升高（也就是过电位），导致循环寿命缩短。造成过电位的原因在此之前基本未知。

为了解决这个问题，研究团队研究了在放电循环中形成的产物Li2O2的结晶度。他们发现，在充电循环中，晶体结构更无序的Li2O2（即低结晶度）更易在较低的电压下分解。

研究人员表示，此类发现尚属首次。已知有两种电反应途径导致Li2O2形成：1）发生在碳电极表面的反应；2）发生在电解液内的反应（以非比例反应的形式）。研究发现，在充电循环中，在3.5 V或更低的电压下，表面生长的低结晶度Li2O2可以分解；当电压达到4V或更高时，溶液中生长的Li2O2开始分解。

系统分析表明，与表面生长的Li2O2相比，溶液中生长的Li2O2 表现出更有序的晶体结构，能够引起充电电压升高。因此，抑制此类高结晶度Li2O2的形成，可以降低电压。

研究人员将根据研究结果，探讨如何使锂空气电池主要产生结晶度低的Li2O2，从而显著提高其循环寿命；并将在NIMS-SoftBank先进技术开发中心继续进行研究，加快将其投入实际应用。