锂 - 空气电池有望储存高达当今熟悉的锂离子电池能量密度的五倍，但它们具有固有的缺点。伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员已经帮助证明了一个新的原型是由一种令人惊讶的化学反应驱动的，可以解决新电池的最大缺点。

该研究结果发表在2016年1月11日的“ 自然”杂志上。

今天的锂 - 空气电池(其中阳极的金属锂或正极端子与空气中的氧气反应)具有很大的前景，因为它们以氧化物化学键的形式存储能量。迄今为止测试的版本已经储存和释放过氧化锂的能量，过氧化锂是一种阻塞电池电极的不溶物质。

能源部阿贡国家实验室的电池科学家开发了一种原型，他们声称这种原型具有惊人的能力，只能在电池放电时产生锂的超氧化物，而不是过氧化物。与麻烦的过氧化锂不同，锂超氧化物容易再次分解成锂和氧，从而提供具有高效率和良好循环寿命的电池的可能性。

UIC的机械和工业工程助理教授Amin Salehi-Khojin表示，Argonne集团设计的电池消耗一个电子而不是两个，产生超氧化物。但很难证明反应发生了。

他说：“非原位分析不足以证明这么大的主张。”

Salehi-Khojin和博士后研究员Mohammad Asadi设计了一种先进的质谱仪器，用于在电池充电或放电期间原位测量电化学反应产物。该系统在超高真空中运行，“对氧气浓度的微小变化非常敏感”，Asadi说，他是“自然”杂志上的五位首批作者之一。

UIC研究人员第一次能够证明每个氧原子产生一个电子，这表明电池中正在形成锂超氧化物而非过氧化物。他们还能够证明没有其他锂化合物作为副产品生成。

“这对于继续研究这种电池和其他类型的金属空气电池将是一个有价值的系统，”Salehi-Khojin说。“我们不仅可以分析电化学反应的产物，我们还可以阐明反应途径。如果我们知道反应途径，我们就会知道如何设计下一代电池的能效和成本效益。”

这项工作由能源部能源效率和可再生能源办公室和科学办公室资助。

“自然”杂志上的其他作者有阿贡的陆军，尹登云，陈宗海，哈利勒·艾琳，罗祥义，刘嘉骏，王贤昊，斯科特·布隆博斯，拉里·柯蒂斯，建国文和迪恩·米勒; 首尔汉阳大学的Yun Jung Lee，Yo Sub Jeong，Jin-Bum Park和Yang-Kook Sun; 犹他大学的Zhigang Zak Fang; 和肯塔基大学的Bijandra Kumar。