新能源科技最新突破：超氧化物开启新电池大门

1、新型液态金属电池：可再生能源能量存储新突破

New battery made of molten metals may offer low-cost, long-lasting storage for the grid

麻省理工大学的研究人员设计出一种液态金属电池，利用储量丰富、造价便宜的材料作为电极材料，且电池效率较高，从而有望提升可再生能源的能量储存能力。

液态金属电池内部没有使用任何固体材料制作，电池的阴极、阳极和储能元件等全部都采用融化的液体来制作。研究小组多年来试验了多种不同的组合成分。最早的设计中，电极部分采用了液态锑和液态镁，储能元件则采用硫化钠材料制作。由于密度不同，因此几种液态金属材料彼此之间并不会混合在一起，而会像油水那样出现分层结构。在原来使用液态锑做电极材料时，系统需要保持700℃的高温才能够运行，经过改进后研究人员使用了锂与铅和锑的混合金属制作电极。在电极材料中加入铅并没有减小电压，这是由于当锂进入铅锑合金时，因锂和锑结合更紧密，因此锂倾向于和锑发生反应。

研究团队表示，新型的电池能够在更低的温度下工作，具有更长的使用寿命以及更低的成本。

2、双层结构正极材料提升电池性能

Unique two-level cathode structure improves battery performance

美国多个实验室联合发现，利用层状正极材料可以提升电池的高电压循环性能，从而可以应用在电动汽车和其它需要快速充放电以及高容量电池领域。

含镍材料是锂电池中具有较大发展前景的材料，但是由于其易于与电解液发生副反应，从而限制了其进一步的发展，因此该联合研究团队提出包含镍元素同时保护其不发生副反应的实验方法。他们将金属锂、镍、镁、钴按照一定的比例混合起来，利用雾化喷嘴形成微小的液滴，并进一步分解成粉末。对粉末进行重复的加热与冷却，将会使粉末形成微小的纳米粒子，并且这些粒子会自组装成较大的球体。他们发现金属镁在球体表面形成一层保护层，避免了内部金属镍和电解液的接触，从而保护了电极材料。

这一研究成果可以有效提高电池的寿命以及快速充电能力。

3、机械法获钙钛矿材料

Researchers create perovskites via mechanochemistry

近日，波兰科学院与华沙工业大学的研究人员发现一种简单有效的方法来制造钙钛矿材料。

钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO3，此类氧化物最早被发现是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物，也因此而得名。钙钛矿复合氧化物具有独特的晶体结构，尤其经掺杂后形成的晶体缺陷结构和性能，或可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域，成为化学、物理和材料等领域的研究热点。

研究人员设计出的这种利用机械力学生产钙钛矿材料的方法听起来像魔法般神奇。将碘化铵（CH3NH3I）与二碘化铅（PbI2）一起放入球磨机中，经过几分钟的混合之后，原材料全部消失，只剩下黑色粉末——钙钛矿。利用该方法得到的钙钛矿材料被制成太阳能电池后，其效率要比同等材料的电池高出10%。

4、双结太阳能效率新纪录

New efficiency record with dual-junction solar cell

能源部国家可再生能源实验室（NREL）以及瑞士电子和微中心（CSEM）的科学家们共同创造出了用双结III-V族/半导体硅太阳能电池将非浓缩日光转化成电能的新世界纪录。

最新太阳能电池认证的转换记录——29.8％，是由NREL开发的磷化铟镓顶部元件和CSEM使用硅异质结技术研制出的结晶硅底部元件堆叠构成。双结器件的性能超过了的晶体硅太阳能电池29.4%的理论极限。

在串联太阳能电池的应用中，硅异质结技术被认为是当今最高效的硅技术，而使用硅异质结的底电池与高性能的顶部元件相结合，可以得到更高效率的电池。这项技术是一个重要的突破，未来可能在一定程度上解决能源危机。

5、超氧化物开启新电池大门

Stable "superoxide" opens the door to a new class of batteries

虽然锂离子电池已经广泛应用于生活中，但研究人员还在努力寻找新的锂空气电池，以获得更大的能量密度，不过其中还存在一定的弊端，主要是形成的锂过氧化物（Li2O2）沉淀会堵塞电极毛孔。现在，美国能源部（DOE）与阿贡国家实验室的科学家有望解决此问题。

在最近的一项实验中，他们生产出稳定的结晶超氧化锂（LiO2）来代替锂电池放电过程中的过氧化物。相比过氧化锂，超氧化锂更容易离解成锂和氧，具有更高的效率和更长的循环寿命。

基于超氧化锂电池的主要优点是能够形成封闭式的锂空气电池，从而使它们更安全高效。