鋰空氣電池的性能

空氣電池這是一種由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與日本學(xué)術(shù)振興會（JSPS）共同開發(fā)出的一種新構(gòu)造的大容量鋰空氣電池。

理論上可實(shí)現(xiàn)大容量的鋰空氣電池作為新一代大容量電池而備受矚目。不過此前的鋰空氣電池存在正極蓄積固體反應(yīng)生成物，阻隔了電解液與空氣的接觸，導(dǎo)致停止放電等問題。

負(fù)極（金屬鋰）采用有機(jī)電解液，正極（空氣）方面則使用水性電解液，兩極由固體電解質(zhì)隔開，以防止兩電解液發(fā)生混合。由于固體電解質(zhì)只通過鋰離子，因此電池的反應(yīng)可無阻礙地進(jìn)行。正極的反應(yīng)生成物具有水溶性，不出現(xiàn)固體物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明該電池可持續(xù)放電50000mAh/g（空氣極的單位質(zhì)量）。

該技術(shù)極有望用于汽車電池。假如在汽車用支架上更換正極的水性電解液，用卡盒等方式補(bǔ)充負(fù)極的金屬鋰的話，汽車可實(shí)現(xiàn)持續(xù)行駛且無需充電等待時間?？梢詮挠眠^的水性電解液中輕松提取金屬鋰，鋰能夠反復(fù)使用。可以說是用金屬鋰作為燃料的新型燃料動力電池。

鋰離子電池目前已經(jīng)開始在電動汽車上應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)長距離行駛，作為蓄電池時的高性能化和低成本化備受期待。但目前的鋰離子電池受制于電池容量很難實(shí)現(xiàn)長距離行駛，要實(shí)現(xiàn)長距離行駛必須在汽車上配備大量的電池，因此存在車體價格大幅上升的問題。

要實(shí)現(xiàn)電動汽車的普及，能源密度需達(dá)到目前的約6～7倍。因此，理論上能源密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關(guān)注。由于鋰空氣電池的正極使用空氣中的氧做活性物質(zhì)，理論上正極容量無限大，因此可實(shí)現(xiàn)大容量。

鋰空電池的優(yōu)缺點(diǎn)

鋰空氣電池的理論比能量為11430Wh/kg（排除O2重量），與汽油的比能量相近。因而，鋰空氣電池系統(tǒng)實(shí)際比能量預(yù)計(jì)能夠達(dá)到1700Wh/kg。近十年，特別是最近幾年，鋰空氣電池正在被廣泛的研究，也報(bào)道了許多重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但最高的電池實(shí)際能量密度僅比鋰離子電池高一些。因而提高電池的能量密度和倍率性能來實(shí)際應(yīng)用于未來領(lǐng)域還要更多的突破性進(jìn)展。

與其他電池相比，鋰空氣電池有比能量高、成本低廉、可充放性、環(huán)境友好等。但是，關(guān)于有機(jī)體系，在空氣電極、電解液、催化劑等方面已經(jīng)有了一定認(rèn)識，但還存在著一些重要的問題，如放電性能、能量效率、催化劑、空氣電極設(shè)計(jì)、都是鋰空氣電池體系的關(guān)鍵科學(xué)問題。這些這些問題的解決將會推動鋰空氣電池走向?qū)嶋H的應(yīng)用。