锂空气电池催化剂新发现

可提供许多能量的轻型电池对各种应用都非常重要。例如，提高电动车的续航里程。正因为如此，即便是电池能量密度有较小的提高也是一个很大的进步。日前，麻省理工学院的一组研究人员在电池技术上作出了很大的进步，它可将现有的任何电池的能量密度提高三倍。

麻省理工学院的副教授Yang Shao-Horn说现在很多研究小组都在从事锂空气电池的研究，因为这项电池技术在能量密度上具有很大的优势。但是哪种极板材料可以提高锂空气电池内部的电化学反应？大家还不是特别理解。

锂氧电池（也就是锂空气电池）在原理上与锂离子电池类似。后者现在是便携式电子设备的主流电源，也是电动车电源的有力竞争者。但是由于锂空气电池使用了轻质、多孔的碳电极和从空气中提取的氧来参与反应，替代了锂离子电池中使用的较重的固体化合物，所以锂空气电池比较轻。这也是诸多一流公司，如IBM和GM致力于研究锂空气电池的主要原因。

近日，Shao-Horn副教授及其学生，连同Hubert Gasteiger教授共同在《Electrochemical and Solid-State Letters》上发表了论文。论文中指出使用了金及铂金作催化剂的电极具有更高的活性，因而也比单纯采用碳电极的电池具有更高的效率。另外，本次研究的新成果也为研究更好的电极材料或许是金和铂金的合金或其他金属的合金或金属氧化物和不太贵重的金属的替代品打好了基层。

论文第一作者，博士生Yi-Chun Lu在文中说本小组开发了一种能分析不同电池中催化剂活性方法，现在他们可以在本研究的基础上研究各种可能的材料。她说：“我们研究不同的材料，看他们的趋势。该研究可以让我们区分主导催化剂活性的物理参数。最终，能让我们预见催化剂的性质。”

开发一种可商业化的电池系统的一个问题是安全性。锂空气电池中使用的金属锂即使在少量的水中都具有很高的活性。这在目前的锂离子电池中已不是问题，因为锂离子电池使用的是碳基材料作负极。Shao-Horn说同样的电池原理却可以不使用金属锂；而可以使用石墨或其他更稳定的负极材料，这样就提高了电池的安全性。

在锂空气电池商业化之前必须解决很多个问题，其中一个最大的问题就是开发一种经过多次充放电循环仍然保持能量的系统，这在汽车或电子设备中非常重要。

研究人员还必须深入了解充放电过程的化学反应，弄明白在这一反应中什么物质产生了，产生在哪里，在该系统中他们是如何与其他物质发生反应的。Shao-Horn说：“关于这种反应是如何发生的，我们目前还处于理解的初级阶段。”

GM研发中心的研究员Gholam-Abbas Nazri称本研究是“有趣和重要的”。它解决了技术开发过程中的重要瓶颈：发现有效的催化剂的必要性。该工作在理解催化剂的角色方面具有正面意义，对进一步理解和开发锂空气电池具有重要意义。

一些从事锂空气电池研究的公司称锂空气电池10年后即可商业化，而Shao-Horn说现在还很难讲它什么时候能商业化。她说：“这是一个非常有前景的领域，但是目前还有很多科学和工程上的挑战需要克服。如果锂空气电池确实能显现出比现有的锂离子电池高2～3倍的能量密度，那么它最早实现的应用领域是便携式电子设备，如计算机和移动电话这些相对价值较高的产品上，之后当成本下降后才有可能用于汽车。

丰田采用NCA类锂离子充电电池 用于“普锐斯插电式混合动力车”

丰田在“AABC 2010”上发表了题为“插电式混合动力车的发展”的演讲，介绍了该公司用于“普锐斯插电式混合动力车”锂离子充电单体的详情。该电池单体为5 Ah方形单体，电压为3.6 V。单位质量的比能量为73Wh/kg，单位体积的能量密度为103Wh/L。质量为245 g。外形尺寸为110mm×14mm×112mm。

正极材料为 Li（Ni-Al-Co）O2，即NCA类，负极材料为碳类。虽未公开详情，但据称正极集电体——铝箔上设有涂层，在其上涂有NCA类电极材料。隔膜则采用了由PP和PE构成的产品。

为了提高安全性，在负极上形成了耐热性较高的陶瓷层“HRL：Heat Resistance Layer”。该技术此前已由松下在圆筒形电池单体上实现了实用化。此外，还采用了PTC元件以防止过充电的发生。

丰田表示，由于优化了电极材料的涂布方法等，即使行驶20万英里（约32万km）以上，电池单体的内部电阻也几乎没有增加。

韩国新式电池可用尿液充电

美国《大众科技》杂志报道，韩国科学家日前研发出一种可用盐水、甚至是尿液充电的电池Met alCell，有助士兵在资源缺乏的战场为电子工具充电。文章称，Met alCell是根据2000年前的古代技术发展而成，电池内装有镁片，当放入盐水后，盐水中的钠就会跟镁片产生化学作用，从而产生低压电力。士兵若在偏远地区执勤或作战，又或欠缺支持，可利用野战口粮中的盐，来为Met alCell制作盐水，为讯号灯、夜视镜等充电。文章更称，电力足够手提电脑使用超过四小时，假如连盐水都没有，可用尿液代替。

通用汽车在夏威夷实施加氢站建设试点项目

2010年5月11日，通用汽车公司（GM）与夏威夷天然气公司（TGC）共同宣布，通过在夏威夷主岛——瓦胡岛上建设氢燃料基础设施，来促进燃料电池车的使用。

这一项目计划建设20至25座加氢站，届时，岛上驾驶燃料电池车的司机距最近的加氢站仅十分钟路程。

在目前TGC生产的合成天然气中，氢气含量超过5%。TGC计划在其1000英里长的输气管线中，选择合适地点，实施氢气分离，为当地的燃料电池车提供氢燃料补给服务。

通用汽车全球燃料电池业务执行董事，Charles Freese表示：“由于夏威夷独特的地理位置，使得它对进口石油的依赖超过90%。该州希望通过可再生能源的利用使这一比例降低至70%，因此对氢能基础设施的建设一直持积极态度。未来，这些设施可支持数以万计的氢燃料电池车上路。”