锂空气电池与锂离子电池差别比较

锂空气电池和锂离子电池有什么差别？

锂离子电池

在锂离子电池中，负极为碳，正极为不同过渡金属氧化物，如钴、锰、铁等。二者均浸润于溶解有锂盐的电解液中。充电时，锂离子从正极(阴极)移动到负极(阳极)多孔碳上，嵌入碳材料中，外部电流从负极流到正极(电子从正极移动到负极)，形成闭合回路;放电时，锂离子从负极脱嵌，回归正极，外部电流从正极流向负极(电子从负极移动到正极)。最终电池的容量大小取决于有多少材料能够容纳锂离子，即由电极的体积与质量决定。

锂离子电池原理

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样道理，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。假如我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

锂空气电池

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。