开发中的锂空气电池一些研发知识之一.doc

开发中的锂空气电池一些研发知识之一理论上30kg金属锂释放的能量与40L汽油释放的能量基本相同。如果从用过的水性电解液中回收空气极生成的氢氧化锂（LiOH），很容易重新生成金属锂，可作为燃料进行再利用。目前，各种锂离子电池，将会接受安全性、环保以及市场的考验，最后选择谁胜谁负。目前的锂空气电池的寿命并不能令人满意，权威人士估计这项技术的完善大约需要十年时间。以金属锂为基础的电池主导了高性能电池的发展，锂空气电池使用的空气电极中的活性物质氧气取之不尽，带来了巨大的比能量，其能量密度达到惊人的11140mAh/g，远高于常规的锂离子电池体系，在移动能源具有广泛的应用前景。国际著名公司正计划投入数亿美元探索研发锂空气电池项目。锂空气电池是一个全新的概念，最近虽然已初步证明了它的可行性，还有许多问题需要解决，现在介入，有望形成大量自主知识产权，并抢占国际领先地位，填补国内空白。致力于全新的电源体系-可充式锂空气电池空气电极及极化机理的基础研究。通过探讨锂空气催化剂、催化剂晶型、比表面积等因素对锂空气电池放电容量及循环寿命的影响来寻找到合适的工作条件，为最终研究出容量高于常规电池的二次可充式锂空气电池奠定理论与实践基础。近几十年来，以金属锂为基础的电池主导了高性能电池的发展。其中，从1991年锂离子电池产业化以来到现在，锂离子电池己经被广泛用于社会的各个领域。但在新能源汽车领域，锂离子电池由于价格、安全性、比能量等方面的影响，寻找比能量更高、价格更低的电池系统一直是锂电池发展的方向。另一方面，金属空气电池提供了很好的电化学性能，包括锌空气电池，镁空气电池，铁空气电池，钙空气电池等，其中锌空气电池己经商业化。在金属空气电池中，金属负极储存能量，正极空气电极只是作为能量转换的工具，氧气并不贮存在电池中，而是来自空气中，是取之不尽的，这样也就带来了巨大的比能量，通常金属空气电池的理论比能量均在1000Wh/kg以上。而以金属锂做为负极，空气电极做为正极的锂空气电池开路电压为2.91V，理论能量密度为5200Wh/kg，氧气由外界环境提供，因此排除氧气后的能量密度可达11140Wh/kg，与目前的锂离子电池相比，可将能量密度在理论值上提高到15倍以上，也远高于甲酸、甲醇等燃料电池的能量密度。这是因为在所有的电池负极材料中，金属锂具有最低的密度 (M=6.94 g/mol，密度d=0.535 g/cm-3)，高的电压-3.04 V vsH+/H2)，较好的电子电导率及较高的电化学当量(3860mAh/g)。目前，全球范围内己积极开展锂空气电池的相关研究工作。如美国一家著名公司正开展一项为期数年的研究，意蕴希望电池一次充电能让电动汽车跑上500英里；有著名汽车公司于2008年6月新设了“电池研究部”，正在积极推进锂空气电池的研究。目前，锂空气电池还处于起步阶段，前期主要作为一次电池研究，2006年，首次报导了具有良好循环性能的锂空气电池，使锂空气电池有望成为新一代的二次电池。锂空气电池惊人的能量密度将会在航天航空和移动能源等领域起到不可估量的作用。