0018.储能电池大比拼：液流锂硫锂空气电池
一种铁络合物-空气液流电池[发明专利]
![一种铁络合物-空气液流电池[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cd29c079c950ad02de80d4d8d15abe23482f03ed.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202111543555.7(22)申请日 2021.12.16(71)申请人 重庆大学地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号(72)发明人 梁沛祺 戴书阳 余飞林 阿克尔·阿巴斯·赛义德·沙阿 唐丽娜 简文均 周帅磊 (74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有限公司 11275代理人 廖曦(51)Int.Cl.H01M 8/18(2006.01)H01M 8/22(2006.01)H01M 12/08(2006.01)(54)发明名称一种铁络合物-空气液流电池(57)摘要本发明涉及一种铁络合物‑空气液流电池，属于液流电池技术领域。
本发明首先本发明采用地壳储量更为丰富且廉价的铁元素形成的络合物作为铁络合物‑空气液流电池负极室中的负极电解液，融合液流电池中多孔电极具有更大反应面积的优点，减小了过电位，使电池具有更高的效率；其次本发明的空气液流电池的能量储存于电解液中，可以根据需求改变电解液体积来改变储存的能量，具有传统金属空气电池不具备的储能扩充性；然后由于本发明电解液集中储存于电解液罐中，便于定期维护或者更换电解液，也可以通过直接更换电解液以达到快速充电的目的；与传统的液流电池相比，在只使用一个电解液罐的情况下，本发明的铁络合物‑空气液流电池具有更高的能量密度。
权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 114335643 A 2022.04.12C N 114335643A1.一种铁络合物‑空气液流电池，其特征在于，所述铁络合物‑空气液流电池包括通过循环管道(2)相连的电解液罐(1)和电池体(3)；所述电池体(3)包括被隔离膜(3‑3)分割形成的正极室(3‑1)和负极室(3‑2)；所述正极室(3‑1)中设置有空气电极(3‑1‑1)和正极电解液(3‑1‑2)，所述空气电极(3‑1‑1)一侧与正极电解液(3‑1‑2)接触，另一侧暴露在空气中；所述负极室(3‑2)中设置有多孔碳电极(3‑2‑1)和负极电解液(3‑2‑2)，所述负极电解液(3‑2‑2)中含有铁络合物和碱性溶剂。
全固态锂硫电池能量密度为锂离子电池4倍
四、 结 语
行邀请招标 ，需要业主对众多 的潜在投标人做 出入 围抉择 。 ２ ．《 货物需 求一览表及 技术规格》 （ 简称 招标技 术要求 ）
的编制
招标技术要求是货 物招标采购工作起 始点和工 作核心 ， 招标过 程 中的所有工作 都 围绕 着招标技 术要 求来 开展 ，最 终 目的是 在满 足招标技 术要求 的条件下 ，以低廉合 理 的价 格 找出 中标人 。招标技 术要 求不能有歧视 性和偏 向性条 款 ， 这 需要在 编制招标 技术要 求之前 就对所 需 的货 物做 出大量 的技术调研 ，在博 采众 家之长 的基 础上对 企业 所需 的货物
般 采用评分 或投票 的形式 推荐 出 中标 单位 。评标 委
员会 写出 《 评标报 ，明示评标结果 的理 由和依据 。
７ ． 履 行合 同
求所有 的商务投 标文件 和与商务 相关 的信息 在开标 之前必 须密封 。此外 ，还需要 注意所需 货物是 否为特 种设备 ，是 否对潜在投标人有特定资质的要求。 ４ ． 招标文件的答疑和澄清 由某家潜 在投标 人提 出问题 ，招标人 应 当简 明扼 要地 对所 有潜在 投标人 进行传 真答复 。尤其是 涉及 最终报 价 的 的条 款 ，更 要加 以明确 。让 潜在投标 人具 有激 烈的竞 争性
是招标采购 的出发点 。 ５ ． 评标专家 的抽取
发出 中标通知 ，合 同谈判 、履行合同 、设备验收 。
８ ． 总结
写出设备 招标 、评 标工作总结。
三、招标 采购 注意事项 １ ． 招标方式 人参 与某 个标段 的公 开招
标 ，则该 标段 已经具有 了很 强的竞争性 ；而当有８—１ Ｏ 家及
在投标 人 的成本 和最 终报价产 生影 响。交货 期要求 急 的将 会产生赶工 费 ；付款方式不合理 的将会 产生资金 垫付成本 ； 中标服务 费一般 由中标人负担 ，但是 随着市场竞 争的激烈 ， 从多年 实践来看 ，大 部分企业也 未必 按此执 行 。同时招 标
几类面向电网的储能电池介绍_蒋凯
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２０１３，３７（１）
和 ＺＥＢＲＡ 电池等相继发展起来。目前铅酸电池 和 锂离子电池等多类 电 池 已 实 现 了 大 规 模 产 业 化，特 别是高比能锂离子电池在电动汽车领域被认为具有 较好的发展前景。 然 而，从 面 向 电 网 大 规 模 储 能 的 角度来看，储能价格 和 电 池 寿 命 是 电 化 学 储 能 技 术 的 关 键 参 数。 一 般 认 为，储 能 投 资 成 本 低 于 ２５０美元／（ｋＷ·ｈ）、储能 寿 命 达 １５ 年 （循 环 ４ ０００ 周期以上）、储 能 效 率 高 于 ８０％ 的 电 化 学 储 能 体 系
３９０～４３０ ６２５～１ １５０ ４４５～５５５ ７５０～８３０ ３４０～１ ３５０ ３００～４００ ９００～１ ７００
２ 常 见 的 几 类 储 能 电 池 介 绍
２．１ 铅 酸 电 池 铅 酸 电 池 是 指 以 铅 及 其 氧 化 物 为 电 极、硫 酸 溶
液为电解液的一种 二 次 电 池，发 展 至 今 已 有 １５０ 多 年历史，是最早 规 模 化 使 用 的 二 次 电 池。 铅 酸 电 池 的储能成本低 （１５０～６００ 美 元／（ｋＷ·ｈ）），可 靠 性 好，效 率 较 高 （７０％ ～９０％），目 前 已 经 成 为 交 通 运 输、国防、通信、电力 等 各 个 部 门 最 为 成 熟 和 应 用 最 为广泛的电源技术之一。但是铅酸电池的循环寿命 短 （５００ ～ １ ０００周 期 ），能 量 密 度 低 （３０ ～ ５０（Ｗ·ｈ）／ｋｇ），使 用 温 度 范 围 窄，充 电 速 度 慢，过 充电容易放 出 气 体，加 之 铅 为 重 金 属，对 环 境 影 响 大，使其后期的应用和发展受到了很大的限制 。 ［６］
新型电池 ppt课件
钠硫电池原理
放电时的反应过程： 1）Na离解成Na+和电子 2）Na+穿过β-Al2O3向正极移动 3）Na+与S及电子反应生成多硫化钠
钠硫电池的特点
➢主要的优点
• 能量密度大：大功率钠硫电池先进的结构设计使其理论比能量 高达760Wh/kg，实际大于100Wh/kg；
• 功率密度大； • 使用寿命长：大功率钠硫电池连续充放电近2万次，使用寿命可
基于上述特点，液流电池有着广泛的应用前景：
（1）可用于建设大功率的调峰储能电站；
（2）还可用于预防电力供应灾难事件、通讯等领域；
（3）也可作为边远地区的储能、发电系统，与太阳能、 风能等可再生能源的发电方式相结合，将这些电能储存 起来待需要时输出；
（4）另外，电动汽车可以在加油站直接更换荷电的电解 液，达到“再充电”，跟加油一样方便与快捷，因而也 非常适合电动汽车的需求。
锌－溴液流电池早在100 多年前就已经申请了专利， 但是要发展成为一种商品化的电池还存在两个主要技术 问题需要解决: (1) 锌形成沉积物时具有生成枝晶的趋 势; (2) 在溴化锌水溶液中溴具有高的溶解度。
枝晶状锌沉积物很容易造成电池短路,而溴的高溶解 度使得溴扩散问题严重, 从而直接与负极锌发生反应, 导致电池的自放电程度加大。
达10到15年； • 原材料钠硫易得； • 无自放电、记忆效应； • 体积小、重量轻、便于模块化制造安装，建设周期短。 • 不足：
• 工作温度在300-350℃，电池工作时需要一定的加热保温。但 采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。
• 安全问题：S易燃。
研究与应用现状
• 钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员出现后，已在 世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高 能电池的一系列诱人特点，所以一开始不少国家就首先纷纷致 力于发展其作为电动汽车用的动力电池，也曾取得了不少令人 鼓舞的成果，但随着时间的推移表明：
硫化亚铁锂硫电池-概述说明以及解释
硫化亚铁锂硫电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硫化亚铁锂电池是一种新型的高性能锂硫电池，其以硫化亚铁（FeS2）作为正极材料，锂金属或锂合金作为负极材料。
相比传统的锂离子电池，硫化亚铁锂电池具有更高的能量密度和较低的成本，被认为是未来可持续能源存储和电动汽车领域的重要技术之一。
硫化亚铁锂电池的工作原理基于锂-硫反应，通过在正极和负极之间嵌入锂离子来存储和释放电能。
当电池充电时，锂离子从负极向正极移动，在正极的硫材料中发生反应形成Li2S2或Li2S的锂-硫化物。
在放电过程中，锂离子从正极释放出来，重新嵌入到负极中，使得硫材料逐渐还原为硫化物，同时释放出电能。
硫化亚铁锂电池具有多种优势。
首先，硫化亚铁作为正极材料具有较高的比容量和较低的成本，能够提高电池的能量密度和经济效益。
其次，硫化亚铁锂电池具有良好的循环寿命和循环稳定性，能够实现长时间的充放电循环而不损失性能。
此外，硫化亚铁锂电池的工作温度范围宽广，能够在较低温度下仍然保持良好的性能。
这些优势使得硫化亚铁锂电池在可再生能源储存和电动车辆领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍硫化亚铁锂电池的原理和优势，并对其应用前景进行展望。
深入了解和掌握硫化亚铁锂电池的特点和性能，有助于我们更好地利用和发展这一高性能能源储存技术，推动清洁能源的发展和应用。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍本篇文章的组织架构和各个章节的内容概述。
本文总共分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，本文首先概述了硫化亚铁锂硫电池的背景和基本概念，以引发读者的兴趣。
接着，文章结构部分对整篇文章进行了概括，为读者提供了整体的框架。
正文部分是本文的核心部分，主要介绍了硫化亚铁锂电池的原理和优势。
在2.1节中，详细解释了硫化亚铁锂电池的工作原理，包括其反应过程和电化学反应机制。
2.2节则着重介绍了硫化亚铁锂电池相较于传统锂离子电池的优势，包括高能量密度、长循环寿命和低成本等方面。
新型电力系统长时储能技术综述
新型电力系统长时储能技术综述目录一、内容描述 (2)1. 研究背景及意义 (2)2. 新型电力系统概述 (4)3. 长时储能技术在新型电力系统中的重要性 (5)二、新型电力系统长时储能技术分类 (6)1. 物理储能技术 (7)1.1 压缩空气储能 (9)1.2 飞轮储能 (9)1.3 超级电容储能 (11)2. 化学储能技术 (13)2.1 锂离子电池储能 (14)2.2 钠离子电池储能 (15)2.3 燃料电池储能 (16)3. 其他储能技术介绍 (18)三、长时储能技术的性能特点与应用场景分析 (19)1. 性能特点对比 (20)2. 应用场景分析 (22)四、长时储能技术在新型电力系统中的发展现状及趋势 (23)1. 发展现状分析 (24)2. 技术发展趋势预测 (25)五、长时储能技术的挑战与解决方案探讨 (26)1. 技术挑战分析 (28)2. 成本问题解决方案探讨 (29)3. 安全问题解决方案探讨 (30)六、案例分析与应用实践研究 (32)一、内容描述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大规模接入，新型电力系统长时储能技术已成为能源领域的研究和发展焦点。
本综述旨在全面介绍新型电力系统长时储能技术的现状、挑战与机遇，以推动能源行业的可持续发展。
新型电力系统长时储能技术，是指能够持续长时间储存能量的储能技术。
这种技术能够在电力系统运行过程中，提供短时的电力波动平滑和长时间的能量存储，从而有效地解决可再生能源的不稳定性问题，提高电力系统的供电可靠性和稳定性。
本综述将详细阐述新型电力系统长时储能技术的种类、特点、应用场景以及未来发展趋势。
我们将介绍各种主要的储能技术，如电化学储能、物理储能、热能储能等，并分析它们的优缺点和适用范围。
我们将探讨长时储能技术在电力系统中的作用和价值，包括如何应对可再生能源的间歇性、波动性和不确定性等问题。
我们将展望新型电力系统长时储能技术的发展趋势和可能的技术创新方向，以期为能源行业的科研和产业发展提供参考和借鉴。
液流储能电池在电网运行中的效率分析
液流储能电池在电网运行中的效率分析摘要：近年来，随着工业和居民需求的增加，能源问题引起了世界的关注，配电网是供电的重要节点，鉴于人民和工业的繁荣，在不同用户之间配电的稳定性和安全性显得尤为重要。
为了适应绿色发展新时代的需要，节约用电成本，液流储能电池的应用已成为一种发展趋势。
作为一种高效的储能技术，它在电力，太阳能和风能等一系列可再生能源中具有广泛的应用，这是智能配电网基础。
关键词：电网；液流储能电池；运行效率在全球能源环境中，储能设备变得非常重要，能源转化为可再生和替代能源。
作为可再生能源，太阳能和风能是主要的间歇性问题。
适合和灵活的能源储存至关重要。
随着可再生能源发电的快速增长和智能电网的出现，高效储能设备的广泛应用已成为电力可持续发展的重要途径。
一、关于液流电池的概述1.优势。
液流电池储能技术是一种更大、更高效的新型电化学储能技术，主要用于将反应成本转化为能量储存，通常先转化为化学能，再转化为电能。
与其他储能技术相比，液流电池具有以下优点:(1)系统设计灵活，输出功率容量独立，不影响工作。
（2）电池的能效相对较高，可达75%以上。
（3）电池寿命长，使用寿命长，稳定性高，在实际使用中安全可靠。
（4）自我保护功能具有很强，可以在不影响其特性的情况下连续放电。
当整个控制系统关闭时，没有放电，运行中的自保护功能较弱。
它完全可以自由选择位置，日常工作不会干扰人们的环境，一旦出现问题，维护简单，不消耗多余的劳动力，节省维护成本，同时运行成本低，电网经济起着重要作用，高安全系数，没有爆炸和着火，具有广阔前景。
2.技术原理。
常见电池与普通固体作为电极，但液流电池则完全不同，通常是由于活性物质的反应，电解质溶液存在于电池内外。
这可以显著改善对普通电池规模的响应。
内部正负极和离子膜是分离的，电极表面在充电和放电过程中变化，电池堆尺寸决定电流，大小电解液决定容量。
如果想增加电池的容量，你可以增加电解质或增加其浓度。
各种电池优缺点
一、铅酸电池之迟辟智美创作主要优点：1、原料易得，价格相对昂贵;2、高倍率放电性能良好;3、温度性能良好，可在-40~+60℃的环境下工作;4、适合于浮充电使用，使用寿命长，无记忆效应;5、废旧电池容易回收，有利于呵护环境.主要缺点：1、比能量低，一般30~40Wh/kg;2、使用寿命不及Cd/Ni电池;3、制造过程容易污染环境，必需配备三废处置设备.二、镍氢电池主要优点：1、与铅酸电池比，能量密度有年夜幅度提高，重量能量密度65Wh/kg，体积能量密度都有所提高200Wh/L;2、功率密度高，可年夜电流充放电;3、高温放电特性好;4、循环寿命（提高到1000次）;5、环保无污染;6、技术比力锂离子电池成熟.主要缺点：1、正常工作温度范围-15~40℃，高温性能较差;2、工作电压低，工作电压范围1.0~1.4V;3、价格比铅酸电池、镍氢电池贵，可是性能比锂离子电池差.三、锂离子电池主要优点：1、比能量高;2、电压平台高;3、循环性能好;4、无记忆效应;5、环保，无污染;目前是最好潜力的电动汽车动力电池之一.四、超级电容主要优点：1、功率密度高;2、充电时间短.主要缺点：能量密度低，仅1-10Wh/kg，超级电容续航里程太短，不能作为电动汽车主流电源.电池储能的优缺点（九种储能电池解析）五、燃料电池主要优点：1、比能量高，汽车行驶里程长;2、功率密度高，可年夜电流充放电;3、环保，无污染.主要缺点：1、系统复杂，技术成熟度差;2、氢气供应系统建设滞后;3、对空气中二氧化硫等有很高要求.由于国内空气污染严重，在国内的燃料电池车寿命较短.六、钠硫电池优势：1、高比能量（理论760wh/kg;实际390wh/kg）;2、高功率（放电电流密度可达200~300mA/cm2）;3、充电速度快（布满30min）;4、长寿命（15年;或2500~4500次）;5、无污染，可回收（Na，S回收率近100%）;6、无自放电现象，能量转化率高;缺乏：1、工作温度高，其工作温度在300~350度，电池工作时需要一定的加热保温，启动慢;2、价格昂贵，万元/每度;3、平安性差.七、液流电池（钒电池）优点：1、平安、可深度放电;2、规模年夜，储罐尺寸不限;3、有很年夜的充放电速率;4、寿命长，高可靠性;5、无排放，噪音小;6、充放电切换快，只需0.02秒;7、选址不受地区限制.缺点：1、正极、负极电解液交叉污染;2、有的要用价贵的离子交换膜;3、两份溶液体积年夜，比能量低;4、能量转换效率不高.八、锂空气电池致命缺陷：固体反应生成物氧化锂（Li2O）会在正极聚积，使电解液与空气的接触被阻断，从而招致放电停止.科学家认为，锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍，可以提供与汽油同等的能量.锂空气电池从空气中吸收氧气充电，因此这种电池可以更小、更轻.全球很多实验室都在研究这种技术，但如果没有重年夜突破，要想实现商用可能还需要10年.九、锂硫电池（锂硫电池是一类极具发展前景的高容量储能体系）优点：1、能量密度高，理论能量密度可达2600Wh/kg;2、原资料本钱低;3、能源消耗少;4、低毒.虽然锂硫电池研究已经经历了几十年，而且在近10年时间取得了许多功效，但离实际应用还有不小距离.。
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储能电池大比拼：液流/锂硫/锂空气电池
当前，国际上主要的化学储能技术包括钠硫电池、锂电池、液流电池、铅酸电池、磷酸铁锂电池等。
中国科学院大连化学物理研究所研究员张华民表示，随着可再生能源产业和电动汽车产业的发展，储能技术和产业受到各国的高度重视，各种新型电化学储能电池技术的研究开发不断取得进展。
其中，比较有代表性的有液流电池、锂硫电池及锂空气电池等，但其技术发展都面临着一些现实挑战。
液流电池储能技术
液流电池一般是通过液态活性物质发生氧化还原反应来实现电能与化学能
的相互转化，从而实现电能存储与释放的电化学储能装置。
因其功率和容量相互独立、可以深度充放电、安全性好等突出优势，已成为储能领域的最佳选择之一。
液流电池自上世纪70年代被发明以来，历经了从实验室到企业、从样机到标准产品、从示范应用到商用推广、规模从小到大、功能从单一到综合，实施的各类项目有百余项，累计装机容量约达40兆瓦。
全钒液流电池装机容量达35兆瓦，是目前应用最广泛的液流电池。
以中科院大连化学物理研究所为技术支撑的大连融科储能技术发展有限公司(以下简
称融科储能)与大连化学物理所合作，实现了全钒液流电池关键材料国产化和规模化生产。
其中电解液产品已大量出口日本、韩国、美国、德国和英国。
开发出的高选择性、高耐久性、低成本的非氟离子传导膜性能优于全氟磺酸离子交换膜，价格仅为后者的10%，真正突破了全钒液流电池“成本瓶颈”。
通过结构优化和新材料应用，全钒液流电池电堆的额定工作电流密度已由原来的80mA/c㎡提高到120mA/c㎡而保持性能不变，电堆成本大幅下降近30%，单体电堆规格达32千瓦，已向美国和德国出口。
2013年5月，设计建造的全球最大规模5兆瓦/10兆瓦时全钒液流电池储能系统在国电龙源卧牛石50兆瓦风电场成功并网运行。
此后相继实施的位于锦州的风电并网用3兆瓦/6兆瓦时储能项目和国电和风2兆瓦/4兆瓦时储能项目，也是我国探索储能商业模式的重要案例。
全钒液流电池领域另一领军企业是日本住友电工。
该公司于2010年重启液流电池业务，将在2015年建成15兆瓦/60兆瓦时全钒液流电池电站，用于解决北海道局部区域大规模太阳能电站并网带来的调峰和电能质量压力，该项目的成功实施将是全钒液流电池领域又一里程碑。
2014年，美国 UniEnergy Technologies，LLC(UET)公司在美国能源部和华盛顿清洁基金的支持，建立了3兆瓦/10兆瓦时全钒液流电池储能系统。
该项目中UET公司将首次应用其混合酸型电解液技术，将能量密度提高约40%，并能拓宽全钒液流电池使用温度窗口和电压范围，减少热管理能耗。
目前，提高液流电池能量效率和系统的可靠性、降低其成本是液流电池大规模普及应用的重要课题。
开发高性能电池材料、优化电池结构设计、降低电池内阻是技术关键。
最近，张华民和他的研究团队通过电池材料创新和结构创新，使全钒液流电池单电池在80mA//c㎡的工作电流密度下，充放电能量效率由几年前的81%提高到93%，充分证明其有着广阔的发展空间和前景。
锂硫电池技术
近年来，传统的锂离子电池技术不断进步，但是电池的比能量仍然不能满足应用的要求，电池技术依旧是便携式电子设备和电动汽车发展的最大瓶颈。
为实现高比能量电池技术的创新性突破，科研人员将突破方向选择为能量密度更高的锂硫电池和锂空气等金属空气电池，并取得了一定进展。
一些新型电池技术已经看到了实际应用的曙光。
锂硫电池是以硫元素作为正极、金属锂作为负极的一种电池，其理论比能量密度可达2600Wh/kg，实际能量密度可达450Wh/kg。
同时单质硫价格低廉、产量丰富、环境友好，是目前最接近产业化的高比能量电池技术。
国际上，锂硫电池的代表性研发厂商有美国的Sion Power、Polyplus、Moltech，英国Oxis及韩国三星等，其中以Sion Power公司的结果最具代表性。
2010年，Sion Power公司将锂硫电池应用在无人机上，白天靠太阳能电池充电，晚上放电提供动力，创造了无人机连续飞行14天的纪录，是锂硫电池较为成功的应用实例。
在国内，锂硫电池的研究主要集中在中科院大连化物所、中国防化研究院、北京理工大学等科研单位，近几年取得迅速发展。
目前，国内所开发的锂硫电池在能量密度上已经处于世界领先地位(>450Wh/kg)，但是正常充放电几十次之后，能量密度就大幅度衰减，其循环寿命亟待提高。
锂硫电池是世界各国竞相研发的尖端技术，其产业化前景被普遍看好。
如何大幅提高该电池的充放电循环寿命、使用安全性，将成为锂硫电池产业化发展的关键。
金属空气电池技术
当前，金属空气电池特别是锂-空气电池已经引起了人们的高度关注，并取得许多重大进展。
锂-空气电池以金属锂为负极，空气中的氧为正极活性物质，通过锂与氧之间的电化学反应，实现电能与化学能的相互转化。
该电池理论能量密度可达约3500Wh/kg，为锂离子电池的10倍，与汽油接近。
着眼于锂-空气电池的潜在应用前景，世界各国纷纷开展相关研究工作。
IBM公司一直致力于“电池500”项目，期望实现电动汽车一次充电续航500英里的目标；而日本的旭化成等企业的加入将推动隔膜与电解液的研究。
锂-空气电池并非全新概念，其最早由洛克希德公司研究人员于1976年提出。
1996年，Abraham等人提出有机电解液体系，开创了锂-空气电池研究新局
面。
目前，锂-空气电池的研究主要集中于正极，其直接决定了电池的各项性能指标。
能量密度方面，最具代表性的便是石墨烯类材料。
美国西北太平洋国家实验室的研究人员，制备了一种具有气泡式结构的分层石墨烯材料，实现了约15000mAh/g的放电比容量，远超现有锂离子电池。
然而，锂-空气电池充放电过程中生成的含氧中间态产物会与碳材料、电解液等发生化学反应，导致大量副产物的生成(如碳酸锂等)，极大地影响了电池的循环过程，是制约其发展的瓶颈问题。
Bruce等人将多孔金和碳化钛用于正极，可有效抑制副反应，100次循环容量保持率大于95%。
高能量密度是锂-空气电池的主要优势，而循环稳定性是其技术发展的关键和面临的难题。
另一方面，金属锂的纯化和锂负极保护与充放电过程中的枝晶抑制，高活性正极催化组分以及选择性透氧膜的开发，电池结构设计集成技术等均是其实用化过程需要有效解决的问题。