日本开发出全固态空气蓄电池，有望应用于便携电子设备

5月25日，据日本经济新闻及新华社报道，日本山梨大学和早稻田大学合作的研究团队开发出以质子交换膜为电解质，以具有氧化还原活性的有机物为负极的全固态空气蓄电池。这种电池可反复充放电，轻便且安全性好，在弯折状态下也能使用，有望应用于便携电子设备。相关论文已发表在德国学术刊物《应用化学国际版》上。

图源：Fabcross

据山梨大学和早稻田大学近日联合发布的公报，目前常见的空气电池一般以空气中的氧气作为正极活性物质，以锂等金属作为负极活性物质，再加上水性电解液构成。因为不需要在电池内部储存正极活性物质，空气电池在理论上具有更高的能量密度。然而，现有空气电池多使用溶液电解质，可能发生电解液泄漏等安全问题。此外，作为负极的金属易在环境中的氧气和水分作用下性能下降。

为解决上述问题，两所高校研究人员合作，尝试分别用具有氧化还原活性的有机化合物2,5-二羟基-1,4-苯醌及该化合物的聚合物作为电池负极活性物质，用质子交换膜作为电解质，正极使用含铂催化剂的气体扩散电极，其活性物质为氧气，以此构成全固态空气蓄电池。

通过电流、电位测量，研究人员确认了电池负极发生的反应及其可逆性，并评价了电池的放电速率、充放电循环性能等。研究显示，使用具有氧化还原活性的有机物作为空气电池负极是一种可行的思路。与使用2,5-二羟基-1,4-苯醌作为电池负极相比，用该化合物的聚合物作为负极可显著提升电池放电容量。在15C的放电倍率下，使用2,5-二羟基-1,4-苯醌的聚合物作为负极的全固态空气蓄电池的充放电循环次数可达30次。

公报说，相比于目前常见的空气电池，这种新型全固态空气蓄电池安全性更高，并且使用材料不含水分，不会因水分导致电极性能下降。今后通过提高材料性能，改善耐久性等，这种电池有望用作手机等便携电子设备等的电源。

固态电池技术被认为是锂离子电池的“终极篇章”，有人将其称为锂离子电池的“圣杯”，该电池技术也成为全球相关企业的重点布局方向。对于全固态电池，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高认为，该技术在商业化的前夜，中国新能源车企、电池企业要重视。

此前，在第二届世界动力电池大会云上宜宾高端论坛中，欧阳明高表示：“全固态电池技术虽然现目前仍然面临着很多挑战，但仍然是我们值得去追求的目标。这个目标不是短期的，可以看作是面向2030年，值得创新的目标。”欧阳明高同时也告诫中国新能源车企和电池企业，要对这一技术路线高度重视。

欧阳明高认为，“现在全球已经有无数人投入到了这场创新运动，随着ChatGPT技术的出现，对新材料的探索效率极大提高，开发的周期能够缩短，通过全球的努力，全固态电池能够取得成功。”

“我们发现，在全球顶刊上发表的与固态电池技术相关的论文正在指数般地增长，可以说技术是在商业化的前夜。”欧阳明高说。

据了解，目前在全球范围内，日本企业在全固态电池上面投入得最多。拥有固态电池技术专利最多的丰田汽车，计划2025年前实现全固态电池小规模量产，2030年前全固态电池要实现稳定量产。

参考来源：每日经济新闻、新华社、IT之家、澎湃新闻

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