中国团队研发出Li-N2充电电池利用可逆反应提升固化能效

据外媒报导，由于氮气在大气层的含量十分非常丰富，其一度被视作可再生能源（renewableenergy）的最重要来源之一。然而，由于其原子结构的关系，氮气原子结构在常规条件下无法被超越，这对想将氮原子键（atomsbond）转化成为电能的科学家们而言，毫无疑问是众多挑战。如今，中国的研究人员已研发出有一款锂-氮（Li-N–）充电电池，其原理在于可逆反应6Li+N–？2Li–N的运用。

该电池系统由锂电池阳极（Lianode）、基于醚类电解质（ether-basedelectrolyte）、碳布阴极（carbonclothcathode）构成，该电池的法拉第效率为59%。该“概念检验（proof-of-concept）”设计被刊出在《化学》（Chem）杂志上，通过逆向的化学反应为当前的锂-氮电池获取电能。

与将氮锂化合物（2Li3N）分解成为锂和氮气，借以取得化学反应时所产生的能量有所不同，该研究机构的Li-N2电池可在环境温度条件下，在大气氮（atmosphericnitrogen）中运营，与锂产生再次发生反应后将分解氮锂化合物。相比于其他锂金属电池，其能量输入时间较短。在室温条件下，该款Li-N2电池的结构及再行电池性（rechargeability）如下：图（A）Li-N2电池结构图，所含金属锂箔阳极（Li-foilanode）、基于醚类的电解质及共计阴极（CCcathode）。

图（B）：电流密度为0.05mA/cm2时，带上共计阴极的Li-N2电池的氮气烧结曲线（N2fixationcurves）（蓝色）及氮气进化曲线（N2evolutioncurves）（红色）。图（C）：扫描频率为0.05mV/s时，在氮气饱和状态大气（黑色）及氩气饱和状态大气下（红色），Li-N2电池的控制点曲线（CVcurves）。

图（D）：电流密度为0.05mA/cm2时，Li-N2电池的循环性能。该研究团队已论证，这款Li-N2电池需要在室温和大气温度下展开电池，其牵涉到一下共轭的电池反应（reversiblebatteryreactions）：（化学方程式1）阳极：6Li++6Li++6e（化学方程式2）阴极：6Li++N2+6e-2Li3N（化学方程式3）整体：6Li++N2+=2Li3N该研究团队调查了钌共计阴极（Ru-CC）及二氧化锆共计阴极（ZrO2-CC）这两类填充阴极的用于，进而提高氮气烧结能效。带上阴极催化剂（catalystcathodes）的Li-N2电池的烧结能效要比完整共计阴极（pristineCCcathodes）的烧结能效低。该项研究由中华人民共和国科学技术部（MinistryofScienceandTechnologyofChina）及国家自然科学基金委员会（NationalNaturalScienceFoundationofChina）获取资金反对。

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