锂空气电池面临的挑战与发展

    相对与其他的金属-空气电池，锂空气电池具有更高的比能。因此，从比能量的角度来说，它极其具有吸引力。除了非常高的能量密度外，锂空气电池也提供了一个平稳的放电形式和长时间存储寿命，比一些锂离子电池系统更环保。

    当然，锂空气电池技术需要解决的问题主要有：1、防止使用两种电解液的隔膜慢性渗漏;2、提高有机电解液的可使用温度;3、找到可取代目前使用的金和白金触媒剂;4、更换锂燃料时，如何防止水气侵入引起爆炸;5、如何循环未用完的锂和氢氧化锂;如何降低循环氢氧化锂的能耗。

    锂空气电池的致命缺陷，就是固体反应生成物氧化锂(Li2O)会在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止。

图 多孔碳空气电极

    反应原理：

    2Li+O2=Li2O2

    4Li+O2=2Li2O

    反应生成的Li2O2会堵塞多孔碳空气电池，会导致放电过程完全终止

    日前日本产业技术综合研究所与日本学术振兴会(JSPS)共同开发出了新构造的大容量锂空气电池。研究人员在负极(金属锂)一侧使用有机电解液，在正极(空气)一侧使用水性电解液。在两种电解液之间设置只有锂离子穿过的固体电解质膜，将两者隔开。这样便可防止电解液混合，并促进电池发生反应。

    该技术极有望用于汽车电池。我们知道，要实现电动汽车的普及，能源密度需达到目前的约6—7倍。因此，理论上能源密度远远大于锂离子电池的金属锂空气电池备受关注。

    由于锂空气电池的正极使用空气中的氧做活性物质，理论上正极容量无限大，因此可实现大容量。如果在汽车用支架上更换正极的水性电解液，用卡盒等方式补充负极的金属锂的话，汽车可实现连续行驶且无需充电等待时间。可以从用过的水性电解液中轻松提取金属锂，锂能够反复使用。可以说是用金属锂作为燃料的新型燃料电池。如果拥有更好的电池，电动汽车就可以将一次充电能够行驶的距离从40公里提高到400公里，锂空气电池无疑是首选。

    总体来看，锂空气电池目前还处在研发阶段，离实用化还有一段距离。而目前全球已经有上千个研究单位在从事锂空气电池方面的研究，经过科研人员不懈的努力，期望在不久的将来这一会呼吸的绿色电池可以真正的实现在电动汽车方面的应用，从而为人类的可持续发展做出贡献。

    锂空气电池作为电池的首选畅销于市场的日子也许很快就会到来。

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