鋰空氣電池的性能

　　空氣電池這是一種由日本產業技術綜合研究所與日本學術振興會（JSPS）共同開發出的一種新構造的大容量鋰空氣電池。

　　理論上可實現大容量的“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生成物，阻隔了電解液與空氣的接觸，導致停止放電等問題。

　　負極（金屬鋰）采用有機電解液，正極（空氣）方面則使用水性電解液，兩極由固體電解質隔開，以防止兩電解液發生混合。由于固體電解質只通過鋰離子，因此電池的反應可無阻礙地進行。正極的反應生成物具有水溶性，不產生固體物質。實驗證明該電池可連續放電50000mAh/g（空氣極的單位質量）。

　　該技術極有望用于汽車電池。如果在汽車用支架上更換正極的水性電解液，用卡盒等方式補充負極的金屬鋰的話，汽車可實現連續行駛且無需充電等待時間。可以從用過的水性電解液中輕松提取金屬鋰，鋰能夠反復使用。可以說是用金屬鋰作為燃料的新型燃料電池。

　　鋰離子電池目前已經開始在電動汽車上應用，為了實現長距離行駛，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現長距離行駛，要實現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。

　　要實現電動汽車的普及，能源密度需達到目前的約6～7倍。因此，理論上能源密度遠遠大于鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關注。由于鋰空氣電池的正極使用空氣中的氧做活性物質，理論上正極容量無限大，因此可實現大容量。

　　鋰空電池的優缺點

　　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，鋰空氣電池系統實際比能量預計能夠達到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，也報道了許多重要的實驗結果，但最高的電池實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際應用于未來領域還需要更多的突破性進展。

　　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、環境友好等。但是，對于有機體系，在空氣電極、電解液、催化劑等方面已經有了一定認識，但還存在著一些重要的問題，如放電性能、能量效率、催化劑、空氣電極設計、都是鋰空氣電池體系的關鍵科學問題。這些這些問題的解決將會推動鋰空氣電池走向實際的應用。

　　鋰空氣電池應用前景分析

　　池的續航能力能夠加強，才會真正步入電動汽車的時代。不過，貌似這一幕離我們已經不再遙遠：劍橋大學的團隊已經解決了這一技術存在的某些實際問題，其在電動化學領域的一項突破可能將大幅提高電池容量。

　　劍橋大學的化學教授克萊爾˙格雷和她的團隊認為，攻克了鋰空氣電池開發中的技術難關。理論上說，只有這種電池能讓電動汽車在不必攜帶巨大而笨重的電池組的情況下，擁有可媲美汽油車及柴油車的續航里程。鋰空氣電池能量密度比目前的可充電電池中盛行的鋰離子技術要高10倍。意味著同樣體積的電池，鋰空氣電池的儲電量是其他鋰電池的10倍。研究人員表示，劍橋實驗室中展示的電池系統效率達90%，可充電2000次。

　　劍橋大學這種鋰空氣電池的化學原理其實十分簡單。它通過鋰和氧結合成過氧化鋰實現放電，然后再通過施加電流逆轉這一過程而完成充電。而在此之前，由于這種化學上的不穩定，鋰空氣電池會顯示出性能迅速衰退的現象。同時，他們還用石墨烯構造高度多孔、海綿狀的碳電極，再加入一些添加劑使電池保持化學穩定，解決了之前容易發生爆炸的問題。現在正在盡力讓電池實現直接用空氣就能運行。若是這項技術能從實驗室發展到汽車上，那么電動汽車一次充電就足以從倫敦行駛至愛丁堡，而電池的成本和重量僅為當前鋰離子電池的五分之一。

　　不過，劍橋大學方面也表示，這種技術要真正成熟并運用到電動汽車和儲電產品中，還需要一段的時間，也許在10年以內就能實現。