正文
“该工作首国际上首次通过引入氮气还原/氮气氧化的双功能催化剂，配对金属锂，构筑可充放的二次锂-氮新体系电池。这是一项构筑电催化和能源存储桥梁的杰出工作，是应对来自催化圣杯氮气活化和储能圣杯金属锂挑战的重要观念突破。”长期从事锂电池研究的清华大学张强博士
（未参与这一研究）
评论说。
张新波介绍，锂-氮电池的理论能量密度1248瓦时/千克，远高于目前商业化的锂离子电池
（150-250瓦时/千克）
，也有望和其他高比能锂电池，例如锂-硫电池、锂-氧电池以及锂-二氧化碳电池等媲美。
正如文章开头所提到，大豆等豆科植物中的根瘤菌可以把氮气转化为硝酸盐等可供植物吸收的氮类化合物，然而由氮气分子到含氮化合物的人工转变
（固氮反应）
，一直是化学合成的重大难题。究其原因，是因为氮气分子化学结构十分稳定，N≡N三键离解能高达964千焦/摩尔，破坏该键需要极高的能量。目前工业上常用的固氮方法，可以追溯到二十世纪初的哈伯法气相合成氨技术。该技术是在高温高压环境中促使氮气与氢气发生化学反应生成氨，能耗巨大。而从上述看似简单的电池反应方程式中，我们可以发现锂-氮电池在放电过程中也成功实现了固氮过程，即由氮气分子到Li
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N化合物的转变，这无疑为绿色固氮提供了一种可能的捷径。
在论文的对比测试中，负载有钌基催化剂的锂-氮电池可以获得更高的电流密度，优于二氧化锆催化剂。然而，钌是一种资源稀缺、价格昂贵的贵金属。对此，张强博士评论说，“尽管目前的钌基催化剂非常贵，但是，通过进一步化学原理的突破和能源材料的创新，寻找可持续绿色的双功能氮气活化催化剂，抑制金属锂枝晶的生成，能够使锂-氮这样的新概念电池从实验室走向规模化、实用化。”
不过，锂-氮电池还处于研究的初期。“下阶段我们会致力于锂—氮电池体系反应机理和催化剂设计等方面的研究，力争进一步抑制副反应、提高固氮效率和高能量的释放。”张新波说。
论文来源：
J. Ma, D. Bao, M. Shi, J. Yan, X. Zhang， Reversible Nitrogen Fixation Based on a Rechargeable Lithium-Nitrogen Battery for Energy Storage, Chem, 2017, 2, 525–532
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制版编辑：李 赫
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