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2019年01月23日 | 锂空气电池以二维材料为催化剂，能让电动车充一次电跑80
2019-01-23 来源：EET
目前，装备锂离子电池的电动车每次充电平均可行驶约 160 公里，但伊利诺大学芝加哥分校新研究表明，随着结合过渡金属二硫属化物为催化剂的锂空气电池问世，未来电动车每次充完电可以畅跑将近 800 公里。
目前，装备锂离子电池的电动车每次充电平均可行驶约 160 公里，但伊利诺大学芝加哥分校新研究表明，随着结合过渡金属二硫属化物为催化剂的锂空气电池问世，未来电动车每次充完电可以畅跑将近 800 公里。
锂空气电池（Lithium–air battery）的阳极（负极）采用金属锂，阴极（正极）材料则是空气中的氧，能够存储比锂离子电池多10倍的能量，且重量更轻。
若能再结合由二维材料制成的先进催化剂，用来提高电池内部化学反应速率，让电池提供更多电荷，那么根据催化剂材料类型不同，还能让锂空气电池的性能更上一层楼，是电动车、手机、计算机下一代电池革命性替代品。有了锂空气电池，这些产品全部可以变成续航力怪兽。
最近伊利诺大学芝加哥分校（UIC）团队便合成了 15 种不同类型的过渡金属二硫属化物，将之做为锂空气电池的催化剂材料，并在模拟锂空气电池的电化学系统中，测试这 15 种 TMDC 催化剂的性能。
过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenide，TMD、TMDC）是一种二维材料的统称，由元素周期表上部过渡金属与硫族元素排列组合形成，较有名的组合比如二硒化钨（WSe 2 ）；去年年末，成大物理系吴忠霖教授团队研发出一款破纪录的单原子层二极管，即是使用二硒化钨材料。
TMDC 具有高电子传导性、原子级厚度、直接能隙（单层结构）、快速电子转移等优点，表现出极优秀的光电相互作用，是理想的发光二极管、柔性太阳能电池、高载子迁移率晶体管。
根据实验结果，研究第一作者、机械与工业工程学院研究生 Leily Majidi 指出，TMDC 催化剂的反应速率比传统金、铂催化剂还要高，表现如此好的原因之一，是因为 TMDC 材料具有更好的电子特性和更大的反应表面积，有助于加速电池中的充放电反应，且同时结构保持稳定；此外，二维材料与液态电解质可说是强强连手，有助于电子更快转移，实现更快的充电速度与更高效的储存、放电能量。
这些新二维材料能将电池能量提升不只一个层次，只不过，锂空气电池目前仍处于开发实验阶段，科学家还得先找到有效、可大规模生产锂空气电池的方法。
史海拾趣
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