锂空气电池以及工作原理介绍

锂空气电池是一种用锂作负极，以空气中的氧气作为正极反应物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其阴极（以多孔碳为主）很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。

与锂离子电池要锂的化合物和石墨做电极不同，锂空气电池可以直接使用锂金属单质（Li）和空气中的氧气（O2）作为电极。在最理想的情况下，电池放电时，由氧气氧化锂单质生成过氧化锂（Li2O2），在外电路中出现电流；充电时再由过氧化锂分解成锂和氧气。全过程无需其它质量较大的元素参与，而阴极甚至可以直接使用重量和成本都可以忽略不计的空气！

因此，锂空气电池可以实现比锂离子电池高得多的能量密度。事实上，由于锂是元素周期表中相对原子质量最轻的金属元素，而氧气则来自空气中，锂空气电池拥有着电化学电池中最高的理论能量密度换句话说，单位质量的锂空气电池可以储存并释放的能量，要比所有其它电化学储能介质都要多。

非液态的锂-空气电池的理论能量密度可达12kWh/kg，是现有锂离子电池的5~10倍，几乎可以与汽油的约13kWh/kg相媲美。假如锂空气电池可以最终走向市场，电动汽车也将拥有和汽油车同样级别的续航里程，将会彻底打破由于锂离子电池能量密度过低而导致的续航里程瓶颈，关于清洁能源未来的发展有着重要的意义。

工作原理

4Li+O2+2H2O→4LiOH（1-1）

放电过程中Li、H2O和O2被消耗，在Li表面生成了一层保护膜而阻碍电化学反应的快速进行。在开路或低功率的状态下，Li的自放电率很高，并伴随着Li的腐蚀反应：

Li+H2O→LiOH+1/2H2（1-2）

在水系电解液中，金属Li极易和水反应，因此对锂离子隔膜的阻水性有很高要求，目前还没有商业化的产品。综合考虑实用性和安全性，水系锂空气电池并非最终实际应用的首选。