如今，中國的研究人員已研發(fā)出一款鋰-氮（Li-N–）充電電池，其原理在于可逆反應(yīng)6Li + N– ？ 2Li–N的運(yùn)用。該電池系統(tǒng)由鋰電池陽極（Li anode）、基于醚類電解質(zhì)（ether-based electrolyte）、碳布陰極（carbon cloth cathode）組成，該電池的法拉第效率為59%。
 

　　該“概念驗(yàn)證（proof-of-concept）”設(shè)計(jì)被刊登在《化學(xué)》（Chem）雜志上，通過逆向的化學(xué)反應(yīng)為當(dāng)前的鋰-氮電池提供電能。與將氮鋰化合物（2Li3N）分解為鋰和氮?dú)猓璐双@得化學(xué)反應(yīng)時所產(chǎn)生的能量不同，該研究機(jī)構(gòu)的Li-N2電池可在環(huán)境溫度條件下，在大氣氮（atmospheric nitrogen）中運(yùn)行，與鋰產(chǎn)生發(fā)生反應(yīng)后將生成氮鋰化合物。相較于其他鋰金屬電池，其能量輸出時間較短。
 

　　在室溫條件下，該款Li-N2電池的結(jié)構(gòu)及再充電性（rechargeability）如下：圖（A）Li-N2電池結(jié)構(gòu)圖，含有金屬鋰箔陽極（Li-foil anode）、基于醚類的電解質(zhì)及共陰極（CC cathode）。圖（B）：電流密度為0.05 mA/cm2時，帶共陰極的Li-N2電池的氮?dú)夤袒€（N2 fixation curves）（藍(lán)色）及氮?dú)庋莼€（N2 evolution curves）（紅色）。圖（C）：掃描頻率為0.05 mV/s時，在氮?dú)怙柡痛髿猓ê谏┘皻鍤怙柡痛髿庀拢t色），Li-N2電池的控制點(diǎn)曲線（CV curves）。圖（D）：電流密度為0.05 mA/cm2時，Li-N2電池的循環(huán)性能。

 

 

　　該研究團(tuán)隊(duì)已論證，這款Li-N2電池能夠在室溫和大氣溫度下進(jìn)行充電，其涉及一下可逆的電池反應(yīng)（reversible battery reactions）：
 

　　（化學(xué)方程式1）陽極：6Li ？ 6Li+ + 6e？
 

　　（化學(xué)方程式2）陰極：6Li+ + N2 + 6e？ ？ 2Li3N
 

　　（化學(xué)方程式3）整體：6Li+ + N2 ？ 2Li3N
 

　　該研究團(tuán)隊(duì)調(diào)查了釕共陰極（Ru-CC）及二氧化鋯共陰極（ZrO2-CC）這兩類復(fù)合陰極的使用，進(jìn)而提升氮?dú)夤袒苄Аш帢O催化劑（catalyst cathodes）的Li-N2電池的固化能效要比原始共陰極（pristine CC cathodes）的固化能效高。
 

　　該項(xiàng)研究由中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部（Ministry of Science and Technology of China）及國家自然科學(xué)基金委員會（National Natural Science Foundation of China）提供資金支持。