锂空气电池的性能以及优缺点介绍

锂空气电池的性能

空气电池这是一种由日本产业技术综合研究所与日本学术振兴会（JSPS）共同开发出的一种新构造的大容量锂空气电池。

理论上可实现大容量的锂空气电池作为新一代大容量电池而备受瞩目。不过此前的锂空气电池存在正极蓄积固体反应生成物，阻隔了电解液与空气的接触，导致停止放电等问题。

负极（金属锂）采用有机电解液，正极（空气）方面则使用水性电解液，两极由固体电解质隔开，以防止两电解液发生混合。由于固体电解质只通过锂离子，因此电池的反应可无阻碍地进行。正极的反应生成物具有水溶性，不出现固体物质。实验证明该电池可持续放电50000mAh/g（空气极的单位质量）。

该技术极有望用于汽车电池。假如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，汽车可实现持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动力电池。

锂离子电池目前已经开始在电动汽车上应用，为了实现长距离行驶，作为蓄电池时的高性能化和低成本化备受期待。但目前的锂离子电池受制于电池容量很难实现长距离行驶，要实现长距离行驶必须在汽车上配备大量的电池，因此存在车体价格大幅上升的问题。

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。

锂空电池的优缺点

锂空气电池的理论比能量为11430Wh/kg（排除O2重量），与汽油的比能量相近。因而，锂空气电池系统实际比能量预计能够达到1700Wh/kg。近十年，特别是最近几年，锂空气电池正在被广泛的研究，也报道了许多重要的实验结果，但最高的电池实际能量密度仅比锂离子电池高一些。因而提高电池的能量密度和倍率性能来实际应用于未来领域还要更多的突破性进展。

与其他电池相比，锂空气电池有比能量高、成本低廉、可充放性、环境友好等。但是，关于有机体系，在空气电极、电解液、催化剂等方面已经有了一定认识，但还存在着一些重要的问题，如放电性能、能量效率、催化剂、空气电极设计、都是锂空气电池体系的关键科学问题。这些这些问题的解决将会推动锂空气电池走向实际的应用。