鋰空氣電池的挑戰與發展

2020-12-05 電子產品世界

相對與其他的金屬-空氣電池，鋰空氣電池具有更高的比能。因此，從比能量的角度來說，它極其具有吸引力。除了非常高的能量密度外，鋰空氣電池也提供了一個平穩的放電形式和長時間存儲壽命，比一些鋰離子電池系統更環保。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/176196.htm

當然，鋰空氣電池技術需要解決的問題主要有：1、防止使用兩種電解液的隔膜慢性滲漏;2、提高有機電解液的可使用溫度;3、找到可取代目前使用的金和白金觸媒劑;4、更換鋰燃料時，如何防止水氣侵入引起爆炸;5、如何循環未用完的鋰和氫氧化鋰;如何降低循環氫氧化鋰的能耗。

鋰空氣電池的致命缺陷，就是固體反應生成物氧化鋰(Li2O)會在正極堆積，使電解液與空氣的接觸被阻斷，從而導致放電停止。


圖 多孔碳空氣電極

反應原理：

2Li+O2=Li2O2

4Li+O2=2Li2O

反應生成的Li2O2會堵塞多孔碳空氣電池，會導致放電過程完全終止

日前日本產業技術綜合研究所與日本學術振興會(JSPS)共同開發出了新構造的大容量鋰空氣電池。研究人員在負極(金屬鋰)一側使用有機電解液，在正極(空氣)一側使用水性電解液。在兩種電解液之間設置只有鋰離子穿過的固體電解質膜，將兩者隔開。這樣便可防止電解液混合，並促進電池發生反應。

該技術極有望用於汽車電池。我們知道，要實現電動汽車的普及，能源密度需達到目前的約6—7倍。因此，理論上能源密度遠遠大於鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關注。

由於鋰空氣電池的正極使用空氣中的氧做活性物質，理論上正極容量無限大，因此可實現大容量。如果在汽車用支架上更換正極的水性電解液，用卡盒等方式補充負極的金屬鋰的話，汽車可實現連續行駛且無需充電等待時間。可以從用過的水性電解液中輕鬆提取金屬鋰，鋰能夠反覆使用。可以說是用金屬鋰作為燃料的新型燃料電池。如果擁有更好的電池，電動汽車就可以將一次充電能夠行駛的距離從40公裡提高到400公裡，鋰空氣電池無疑是首選。

總體來看，鋰空氣電池目前還處在研發階段，離實用化還有一段距離。而目前全球已經有上千個研究單位在從事鋰空氣電池方面的研究，經過科研人員不懈的努力，期望在不久的將來這一會呼吸的綠色電池可以真正的實現在電動汽車方面的應用，從而為人類的可持續發展做出貢獻。

鋰空氣電池作為電池的首選暢銷於市場的日子也許很快就會到來。

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