二硒化钨助锂空气电池储能容量翻10倍

据外媒报道，伊利诺伊大学芝加哥分校（University of Illinois at Chicago, UIC）研究团队合成了 15 种不同类型的过渡金属二硫属化物（transition metal dichalcogenide, TMDC），作为锂空气电池（Lithium–air battery）的催化剂材料，可将未来电动车一次充电后的续航里程数提升至800公里。目前市面上锂离子电池电动车每次充电平均可行驶约 160 公里。

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（WSe2）。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。去年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。

锂空气电池是一种用锂作负极，以空气中的氧气作为正极反应物的电池，比普通锂离子电池具有更高的能量密度，因为其阴极（以多孔碳为主）很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。研究人员在模拟锂空气电池的电化学系统中，测试这 15 种 TMDC 催化剂的性能发现，新款锂空气电池的储能容量是当前锂离子电池的10倍。

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以说是强强连手，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。