團隊開發出能量密度高于目前鋰離子電池的鋰空氣電池

NIMS 和 Softbank Corp. 開發了一種能量密度超過 500Wh/kg 的鋰空氣電池——顯著高于目前的鋰離子電池。研究小組隨后證實，這種電池可以在室溫下充電和放電。此外，該團隊發現該團隊開發的電池顯示出有史以來最高的能量密度和最佳的循環壽命性能。這些結果標志著鋰空氣電池的實際應用邁出了重要一步。

鋰空氣電池具有成為終極可充電電池的潛力：它們重量輕、容量大，其理論能量密度是目前可用鋰離子電池的數倍。由于這些潛在優勢，它們可能會在廣泛的技術中得到應用，例如無人機、電動汽車和家用電力存儲系統。

NIMS 一直在 ALCA-SPRING 計劃(ALCA：先進低碳技術研發計劃，SPRING：創新下一代電池特別促進研究)的支持下開展鋰空氣電池的基礎研究。該計劃由科學技術振興機構 (JST) 資助，旨在加速大容量可充電電池的研發。2018年，NIMS與軟銀共同成立了先進技術開發中心，進行研究，目標是讓鋰空氣電池在手機基站、物聯網(IoT)、HAPS(高海拔平臺站)等領域實現實用化和其他技術。盡管它們的理論能量密度非常高，實際上只有少數具有高能量密度的鋰空氣電池被制造和評估。這種有限的成功歸因于這樣一個事實，即按重量計算的大部分鋰空氣電池包含不直接參與實際電池反應的大量非活性成分(例如，隔膜和電解質)。

該研究團隊此前曾在 ALCA-SPRING 支持的研究中開發出可顯著提高鋰空氣電池性能的原始電池材料。該團隊隨后在 NIMS-SoftBank 先進技術開發中心開發了一種制造高能量密度鋰空氣電池的技術。最后，他們通過結合這些新材料和制造技術創造了一種新的鋰空氣電池。開發的電池顯示出超過 500 Wh/kg 的能量密度，大大高于目前可用的鋰離子電池。值得注意的是，重復的放電和充電反應在室溫下進行。能量密度 根據 NIMS 進行的調查(截至 2021 年 12 月 14 日)，該電池的性能和循環壽命性能是有史以來最高的

該團隊目前正在開發更高性能的電池材料，并計劃將其集成到新開發的鋰空氣電池中，以大大提高電池的循環壽命。然后，該團隊計劃在 NIMS-SoftBank 先進技術開發中心加快將電池投入實際使用的工作。

該項目由松田昭一(NIMS 高級研究員)、Manai Ono(NIMS 博士后研究員)、山口正司(NIMS 專家)和魚崎晃平(NIMS 研究員;同時也是 NIMS 主任)領導的研究小組進行-軟銀先進技術開發中心)。