據(jù)外媒報(bào)道，由于氮?dú)庠诖髿鈱拥暮繕O為豐富，其一度被視為可再生能源（renewable energy）的重要來源之一。然而，由于其原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，氮?dú)庠咏Y(jié)構(gòu)在常規(guī)條件下難以被打破，這對想要將氮原子鍵（atoms bond）轉(zhuǎn)化為電能的科學(xué)家們而言，無疑是一大挑戰(zhàn)。
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)?，借此獲得化學(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?。帶陰極催化劑（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。
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