什么是锂空气电池？未来是否能走进大众市场呢？
来源：宝鄂实业
2019-05-28 22:52
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近日，美国伊利诺伊大学研究人员研发了多款2D材料，用这些2D材料做锂空气电池的电极催化剂时或许能够使电动车的续航里程提升到800公里，这也将彻底解决里程焦虑问题。
研究人员说，锂空气电池虽然目前还在研发实验阶段，但是这类电池的储能量却是当前锂离子电池的10倍。由于它的质量更轻，也能够使得电动车的轻量化有质的提升。
那么问题来了，什么是锂空气电池呢？其实，锂空气电池就是金属燃料电池，通俗地来说就是用金属锂做负极，氧气做正极的一种锂电池。锂空气电池的优点在于比能量高（比能量，简单地理解就是单位质量的电极材料参与反应时放出电能的大小），理论上接近了汽油。
虽然锂空气电池比能量高，但是它的缺点就是反应可逆性差，需要催化剂。这里所说的2D材料也叫做“二维材料”。用它们做催化剂的时候，能够提高电池内部的化学反应速率，使锂空气电池的效率更高、充电能力更强，电池保存能量的能力和提供能量的能力被大大提升了。试想，如果真的把电池的能力提升10倍，那可是能源存储的巨大突破了。
在所发布的《先进材料（AdvancedMaterials）》论文中，研究人员也说当把2D材料整合到测试电池上时，相较于采用传统催化剂的锂空气来说性能有大幅提升。但是，到真正走上大规模商用或许还有一段距离。
在相同条件下使用动力金属空气电池的电动车，与锂电池和氢镍电池相比，有明显的价格和容量优势。目前的研究主要集中在开发应用于电动车的金属空气电池。
首先，团队开发了Li2CO3／C涂层锂阳极仅允许锂阳离子通过，从而保护阳极免受模拟空气的成分影响。其次，基于先前报道的二硫化钼纳米薄片构建阴极，并使用离子液体1－乙基－3－甲基咪唑四氟硼酸盐（EMIM－BF4）和二甲基亚砜（DMSO）的混合物作为电解质。该系统的组件一起运行，以防止在CO2和H2O存在下形成副产物。在模拟空气环境中作为锂空气电池工作，循环寿命长达700次。相关成果以题为“Alithium–oxygenbatterywithalongcyclelifeinanair－likeatmosphere”发表在了Nature上。
然而，迄今为止，这样的系统主要限于纯氧环境，并且由于涉及阴极、阳极和电解质的副反应而具有有限的循环寿命。在存在N2，CO2和水蒸气的情况下，这些副反应可能变得更加复杂。此外，由于需要储存O2，锂－氧体系的体积能量密度对于实际应用而言可能太小，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。
研究人员说，锂空气电池虽然目前还在研发实验阶段，但是这类电池的储能量却是当前锂离子电池的10倍。由于它的质量更轻，也能够使得电动车的轻量化有质的提升。
那么问题来了，什么是锂空气电池呢？其实，锂空气电池就是金属燃料电池，通俗地来说就是用金属锂做负极，氧气做正极的一种锂电池。锂空气电池的优点在于比能量高（比能量，简单地理解就是单位质量的电极材料参与反应时放出电能的大小），理论上接近了汽油。
虽然锂空气电池比能量高，但是它的缺点就是反应可逆性差，需要催化剂。这里所说的2D材料也叫做“二维材料”。用它们做催化剂的时候，能够提高电池内部的化学反应速率，使锂空气电池的效率更高、充电能力更强，电池保存能量的能力和提供能量的能力被大大提升了。试想，如果真的把电池的能力提升10倍，那可是能源存储的巨大突破了。
在所发布的《先进材料（AdvancedMaterials）》论文中，研究人员也说当把2D材料整合到测试电池上时，相较于采用传统催化剂的锂空气来说性能有大幅提升。但是，到真正走上大规模商用或许还有一段距离。
在相同条件下使用动力金属空气电池的电动车，与锂电池和氢镍电池相比，有明显的价格和容量优势。目前的研究主要集中在开发应用于电动车的金属空气电池。
首先，团队开发了Li2CO3／C涂层锂阳极仅允许锂阳离子通过，从而保护阳极免受模拟空气的成分影响。其次，基于先前报道的二硫化钼纳米薄片构建阴极，并使用离子液体1－乙基－3－甲基咪唑四氟硼酸盐（EMIM－BF4）和二甲基亚砜（DMSO）的混合物作为电解质。该系统的组件一起运行，以防止在CO2和H2O存在下形成副产物。在模拟空气环境中作为锂空气电池工作，循环寿命长达700次。相关成果以题为“Alithium–oxygenbatterywithalongcyclelifeinanair－likeatmosphere”发表在了Nature上。
然而，迄今为止，这样的系统主要限于纯氧环境，并且由于涉及阴极、阳极和电解质的副反应而具有有限的循环寿命。在存在N2，CO2和水蒸气的情况下，这些副反应可能变得更加复杂。此外，由于需要储存O2，锂－氧体系的体积能量密度对于实际应用而言可能太小，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。
