锂空气电池的前景与挑战
锂空气电池的研发与应用前景
锂空气电池的研发与应用前景锂空气电池是一种新型的高能量密度电池，其优秀的性能引起了人们的广泛关注。
相比传统的锂离子电池，锂空气电池具有更高的能量密度、更低的成本以及更长的使用寿命，因此在未来的能源存储和汽车动力领域有着广阔的应用前景。
一、锂空气电池的原理和构成锂空气电池是一种利用空气中的氧气与锂反应产生电能的电池。
其基本原理是在正极（空气电极）上引入氧气，使锂质负极上的锂与氧气反应生成锂氧化物，在此过程中释放出一定的电能。
锂空气电池的主要构成部分包括锂质负极、空气电极和隔膜等。
其中，锂质负极通常采用金属锂或锂合金，而空气电极则通常采用碳纤维等导电材料，以增大反应表面积和导电性能。
二、锂空气电池的优点相比传统的锂离子电池，锂空气电池具有以下优点：1. 更高的能量密度。
由于锂空气电池利用空气作为氧化剂，因此其能量密度可以达到每千克能够存储3500 Wh以上，是锂离子电池的5-10倍，这有利于提高电池的续航能力。
2. 更低的成本。
由于锂空气电池的正极不需要添加昂贵的氧化物或氟化物，因此其制造成本较低。
3. 更长的使用寿命。
锂空气电池的正极材料是空气，因此其使用寿命可以达到更长。
三、锂空气电池在能源存储领域的应用前景锂空气电池具有高能量密度、低成本和长使用寿命等优点，因此在能源存储领域具有广阔的应用前景。
一方面，锂空气电池可以用于电网储能，将太阳能和风能等可再生能源储存在电池中，以备用电力需要。
另一方面，锂空气电池还可以用于独立电源，如航空、航天等领域，以便在没有外部能源供应的情况下提供足够的电能。
四、锂空气电池在汽车动力领域的应用前景锂空气电池在汽车动力领域也有着重要的应用前景。
相比传统的锂离子电池，锂空气电池具有更高的能量密度，因此可以大幅提高电动汽车的续航能力。
同时，锂空气电池的制造成本较低，将有望降低电动汽车制造和购买成本，提高电动汽车市场占有率。
由于锂空气电池在汽车动力领域的应用较为复杂，目前仍需要进一步的研发和优化。
2024年金属空气电池市场分析现状
2024年金属空气电池市场分析现状引言电池，作为一种常见的能源存储设备，对社会的发展和人们的生活产生了重要影响。
随着科技的进步和能源需求的增长，新型电池的研发和应用成为了一个热门领域。
金属空气电池由于其高能量密度和环保特性，逐渐引起了众多厂商和消费者的关注。
本文将对金属空气电池市场的现状进行分析。
金属空气电池的定义和原理金属空气电池是一种利用金属作为阳极，空气中的氧气作为阴极活性物质的电池。
金属空气电池通过金属阳极与阴极的氧气反应来产生电能。
其主要特点是具有高能量密度、长循环寿命和低成本等优势。
金属空气电池市场规模根据统计数据，截至目前，全球金属空气电池市场规模已达到XX亿美元。
预计在未来几年内，金属空气电池市场将保持稳定增长，并有望迅速发展。
金属空气电池市场的竞争格局目前，金属空气电池市场竞争格局较为分散。
国内外众多企业和机构均参与到了金属空气电池的研发和生产当中。
美国、中国、韩国等国家是金属空气电池市场的主要参与者。
这些企业和机构通过技术创新和产品差异化来争夺市场份额。
金属空气电池市场的应用领域金属空气电池的应用领域广泛，主要包括电动车辆、储能系统和便携设备等。
在电动车辆领域，金属空气电池由于其高能量密度和长续航里程优势，成为了替代传统锂离子电池的重要选择。
在储能系统领域，金属空气电池可以有效解决能源存储的问题，在电网调峰和应急备用方面具有潜力。
在便携设备领域，金属空气电池由于其低成本和环保特性，逐渐被广泛应用于手机、平板电脑和无人机等设备上。
金属空气电池市场面临的挑战虽然金属空气电池具有诸多优势，但仍然面临着一些挑战。
首先，金属空气电池的寿命较短，需要进行周期性维护和更换。
其次，金属空气电池的充放电效率相对较低，还需要进一步提高。
此外，金属空气电池的金属资源有限，采取可持续发展的策略也是一个重要课题。
金属空气电池市场的未来发展趋势随着对清洁能源的需求和环境保护意识的提高，金属空气电池市场有望迎来更多的机遇和挑战。
2023年锂空气电池行业市场前景分析
2023年锂空气电池行业市场前景分析近年来，随着人们对环境问题的重视以及对可再生能源的需求不断增加，锂空气电池作为一种新兴的电池技术，备受瞩目。
锂空气电池以其高能量密度、轻量化、环保等特点，被广泛应用于电动汽车、无人机、移动设备等领域。
本文将分析锂空气电池行业的市场前景。
一、市场规模目前，锂空气电池市场处于初级阶段，尚未大规模应用。
不过，在全球范围内，锂空气电池市场正在迅速成长。
根据市场研究公司Grand View Research发布的报告，2019年全球锂空气电池市场规模为2.53亿元，预计到2025年将达到309.3亿元，年复合增长率高达57.5%。
二、应用领域1. 电动汽车锂空气电池以其高能量密度、轻量化、环保等特点，成为电动汽车领域的热门选择。
据IEA预测，到2030年，电动汽车将占到全球乘用车市场的30%。
随着电动汽车领域的发展，锂空气电池的应用前景将更加广阔。
2. 无人机锂空气电池在无人机领域的应用也备受追捧。
无人机带来了很多新的应用场景，随着无人机技术的不断发展和成熟，对电池技术的需求也不断增长。
锂空气电池以其高能量密度和轻量化特点，为无人机提供更加持久的续航能力和更长的航程。
3. 移动设备移动设备领域也是锂空气电池的潜在应用领域之一。
现代人离不开手机、平板等移动设备，而随着这些设备功能的不断增强和使用时间的延长，对电池性能的要求也越来越高。
锂空气电池以其高能量密度和轻量化特点，能够为移动设备提供更加持久的续航能力，更加便携和环保。
三、发展趋势1. 资源利用率的提高锂空气电池的主要成分为锂和空气，其资源利用率将直接影响锂空气电池的商业化前景。
目前，锂空气电池的资源利用率较低，需要在材料制备、设计和制造等方面进行深入研究和探索，以提高锂空气电池的资源利用率。
2. 技术升级的加速随着科技的进步与发展，锂空气电池的技术将会越来越成熟和完善。
更加高效、安全、可靠的锂空气电池将会不断涌现，以满足市场的需求。
先进储能材料
先进储能材料随着能源需求的不断增长和可再生能源的发展，储能技术变得越来越重要。
先进的储能材料是实现高效能源储存和释放的关键。
本文将介绍一些目前正在研究和开发的先进储能材料，以及它们在能源领域的应用前景。
1. 锂硫电池材料。
锂硫电池因其高能量密度和低成本而备受关注。
传统的锂离子电池使用锂钴酸锂等正极材料，而锂硫电池则使用硫作为正极材料，锂金属或碳材料作为负极材料。
硫具有丰富的资源，能量密度高，因此被认为是一种理想的储能材料。
然而，锂硫电池在循环寿命、安全性和充放电速率等方面仍然面临挑战。
目前，科研人员正在开发新型的多孔碳材料、导电聚合物包覆剂等先进材料，以提高锂硫电池的性能。
2. 钠离子电池材料。
钠离子电池因其钠资源丰富、成本低廉，被认为是一种具有巨大潜力的储能技术。
与锂离子电池相比，钠离子电池具有更高的离子扩散系数和更低的电荷转移能障，因此可以实现更快的充放电速率。
目前，钠离子电池的主要挑战在于寻找合适的正负极材料。
一些石墨烯衍生材料、纳米结构材料和多孔材料被认为是潜在的候选材料，可以提高钠离子电池的能量密度和循环寿命。
3. 超级电容器材料。
超级电容器是一种能够实现快速充放电的储能设备，广泛应用于电动汽车、电力电子设备等领域。
超级电容器的核心是电极材料，目前常用的电极材料包括活性炭、氧化铁、氧化钼等。
为了提高超级电容器的能量密度和循环寿命，科研人员正在开发一些新型的纳米材料、导电聚合物和复合材料，以实现更高效的能量储存和释放。
4. 锂空气电池材料。
锂空气电池因其理论能量密度高达3500Wh/kg，被认为是一种具有巨大潜力的储能技术。
然而，锂空气电池在循环寿命、充放电效率和安全性等方面仍然存在挑战。
目前，科研人员正在研究一些新型的催化剂材料、电解质材料和稳定性改良材料，以提高锂空气电池的性能。
总结。
先进的储能材料对于实现高效能源储存和释放具有重要意义。
随着科技的不断进步，我们相信这些先进材料将会不断取得突破，为能源领域带来更多的创新和发展。
锂空气电池发展历史
锂空气电池发展历史锂空气电池是一种使用锂金属作为阳极、空气中的氧气作为阴极的电池。
它具有高能量密度、低成本和环保等优点，被认为是未来电池领域的一个重要发展方向。
本文将从锂空气电池的起源、发展以及未来展望等方面，介绍锂空气电池的发展历程。
锂空气电池的概念最早可以追溯到1960年代末期，当时美国能源部的研究人员首次提出了这一概念。
然而，由于当时技术条件的限制，锂空气电池的研究进展缓慢。
直到20世纪90年代末期，随着锂离子电池的大规模商业化应用，锂空气电池的研究才开始受到更多的关注。
在过去的二十年里，锂空气电池取得了长足的进展。
首先是电池的正极材料。
早期的锂空气电池使用多孔碳材料作为正极，但由于其低催化活性和较低的导电性，导致电池性能不稳定。
随着纳米材料和碳纳米管等新材料的发展应用，电池的正极材料得到了明显的改善，提高了电池的能量效率和循环寿命。
其次是电池的电解质。
传统的锂空气电池使用有机溶剂作为电解质，但由于其易燃、易挥发和对锂金属的腐蚀性，限制了电池的安全性和循环寿命。
近年来，研究人员提出了使用固态电解质替代有机溶剂的方案，大大提高了电池的安全性和稳定性。
电池的阴极反应也是锂空气电池研究的重点之一。
在锂空气电池中，氧气是阴极活性物质，但氧气的还原反应速度较慢，限制了电池的输出功率。
研究人员通过引入催化剂和改变电极结构等方法，提高了氧气的还原反应速度，从而提高了电池的性能。
锂空气电池仍然面临一些挑战和限制。
首先是锂金属的安全性问题。
锂金属具有高反应性和易燃性，在充放电过程中容易发生安全事故。
其次是电池的循环寿命问题。
锂空气电池在长时间循环使用过程中，阳极会出现极化现象，导致电池的能量效率下降。
此外，锂空气电池的能量密度仍然较低，需要进一步提高。
然而，尽管存在这些挑战，锂空气电池的发展前景依然广阔。
研究人员正在不断改进电池的材料和结构，以提高电池的性能和稳定性。
同时，随着可再生能源的快速发展和电动汽车的普及，对高能量密度电池的需求也越来越大，锂空气电池有望成为未来电池领域的主流技术。
2024年金属空气电池市场前景分析
2024年金属空气电池市场前景分析引言金属空气电池是一种新兴的电池技术，其以金属和空气作为主要材料，能够提供高能量密度和长时间使用的优势。
金属空气电池具有广泛的应用潜力，不仅可以在电动车领域取得突破，还可以用于储能系统、移动设备和航空航天等领域。
本文旨在分析金属空气电池市场的前景。
金属空气电池市场的规模和增长趋势根据市场研究报告显示，金属空气电池市场在过去几年中呈现出快速增长的态势。
随着电动化趋势的兴起，金属空气电池逐渐受到广泛关注。
根据预测，金属空气电池市场规模有望在未来几年内达到XX亿美元，并保持持续增长。
1.电动车领域的应用推动市场增长–电动车市场的快速增长是金属空气电池市场的主要推动力。
随着环境意识的增强和政府对电动车的支持，电动车市场迎来了快速增长的时机。
金属空气电池作为一种高能量密度的电池技术，具有较长的续航里程，逐渐成为替代传统锂离子电池的重要选择。
2.储能系统和移动设备市场的应用潜力–金属空气电池不仅在电动车领域具有潜力，还可广泛应用于储能系统和移动设备领域。
大规模储能系统和便携式移动设备是现代社会中不可或缺的部分。
金属空气电池的高能量密度和长寿命特性，使其成为满足这些领域需求的良好选择。
3.技术改进推动市场发展–近年来，金属空气电池技术得到了长足的发展和改进。
电池的能量密度不断提高，寿命也在不断延长。
这些技术改进将进一步推动金属空气电池市场的发展。
市场挑战和风险金属空气电池市场的发展也面临一些挑战和风险，这些挑战需要被充分重视和解决。
1.金属空气电池的成本–目前，金属空气电池的成本相对较高，这限制了其在大规模商业应用中的推广。
降低金属空气电池的成本是一个重要的挑战，需要技术和产业链各个环节的合作。
2.电池的寿命和可循环性–金属空气电池的寿命和可循环性仍然需要改进。
长寿命和可循环性是大规模商业化应用的重要需求，因此需要进一步研究和技术创新。
3.市场竞争和替代技术–金属空气电池市场竞争激烈，不仅来自其他电池技术，还来自其他替代能源技术。
锂空气电池的研究发展及应用
锂空气电池的研究发展及应用近年来，随着移动互联网、电动汽车等新兴领域的急剧发展，对电池的需求量越来越大。
而作为近几年兴起的一种新型电池，锂空气电池因其高能量密度、低成本等优点备受关注。
本文将就锂空气电池的研究发展及应用进行探讨。
一、锂空气电池的概念锂空气电池是指通过将锂与空气中的氧化合生成电能的一种化学反应电池。
锂金属本身是非常活泼的一种金属反应性元素，而氧气又是空气中最常见的元素，因此将这两种元素结合在一起反应产生的电池能量直接影响了锂空气电池的能量密度。
锂空气电池具有极高的能量密度、最终产品也相对环保，不产生严重的污染物，具有极高的应用前景。
二、锂空气电池的原理锂空气电池的主要反应可以被描述为：2Li + O2 → Li2O2锂金属和氧气反应会产生亚氧化锂，这是一种亮黄色的固体，固体亚氧化锂将溶解在电解质中，并形成氢氧根离子。
锂空气电池的电解液其实就是含碱液体（如氢氧化钾或氢氧化锂等）的水溶液，而氧气往往从空中被引入到电池内部进行反应，因此，该电池被归类为空气电池。
三、锂空气电池的研究发展锂空气电池是电池领域里的老生常谈，但一直没有得到广泛的应用，主要是因为锂空气电池的耐久性不足。
主要表现在电解质的分解和氧气极的极化等方面。
针对以上问题，国内外许多科学家们已经开始加强对锂空气电池的研究，试图找到利用锂空气电池的更多新途径。
在研究过程中，科学家们对电解质、催化剂和电极材料等方面进行了探索和改进，旨在让锂空气电池更加高效和耐久。
目前，锂空气电池的研究发展主要集中在以下几个方面：1.电解质：研究水性电解质，或气相水汽的分离蒸馏，制备纯度较高的电解质从而提升电池的循环利用寿命。
2.催化剂：研究表面积大、活性高、稳定性高的催化剂，能够促进电极表面的反应，提升电池的放电性能。
3.电极材料：研究新型电极材料，尝试利用生物质等环保材料替代传统氧化铈等贵金属材料，减少材料成本并提升电池循环利用寿命。
四、锂空气电池的应用前景锂空气电池因其高能量密度、低成本等优点，具有极高的应用前景。
铝空气动力电池发展现状及存在问题
动。 锂 负极 或 锂离 子 电池 的 电流密 度
为５ ０～１ ０ ０ ｍＡ／ ｃ ｍ ， 锌 负 极 的 电流 密度 一般低于 ２ ０ ０ ｍＡ／ ｃ ｍ 。
２ ． 铝 空气 电池理论 电压 较高 ，质 量比能量高
碱 性 溶 液 中铝 空气 电池 的理 论 电压 为 ２ ． ７ ３ Ｖ， 实 际放 电 单 体 电压
且 铝 空气 电池 的 正 极 反 应 物 为 大 气 中的氧气 ， 参 与 反 应 的 氧 气 质 量 不 用 计 算 在 电 池 装 置 的质 量 之 内 ， 故
该 电池 的质 量 比能量 高 ， 在表 ２ 列 出 的 电 池 中， 铝 空 气 电池 的理 论 比能
于 铝 的转 移 电子数 较 高、 且 摩 尔质 量
车 领域研 究 的 热点 。 解决 石油 燃料短
缺和污染的最佳方式是开发 出与石 油等效或接近等效的环保型替代燃
料， 而在 没 有开 发 出合适 的替 代燃料 之前， 研 究 开发 新型 动力 电池就 显得
重要且 迫切 。
因此， 科学界和产业界对新型动
力 电池 的研究 从未 止 步。 除上 述类 型
Ａ
＝
４ ０ ０～６ ０ ０ Ｗｈ ／ ｋ ｇ （ 见表２ ） ， 甚 至更高 。 表２ 中 的理 论容 量和 比能量 只计算 正 极 和 负极 材料 的质量 ， 没有 考虑 电解 液 及包 装 壳体 的质量 ， 实 际 比能量 为 考 虑整 个 电池装 置总 重 后 的 比能 量 。 铝 空气 电池 的理 论开 路 电压 （ 不 考虑 正 负极极 化 ， 根 据 能斯特 方程 进 行计
上 述 元 素 中， 锂、 锌、 铅 是 目前 电池 中 应 用 最 广 泛 的元 素 。 锂 因为 摩 尔 质量 最 小 而 具 有 最 大 的理 论 容 量， 为３ ． ８ ６ Ａｈ／ｇ 。 铝 的理 论 容 量 为 ２ ． ９ ８ Ａｈ／ｇ ， 仅次于 锂 ， 远大于锌 和铅 的理 论容量 。 铝 的理论容量 较大 ， 得 益
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锂空气电池的前景与挑战G. Girishkumar,* B. McCloskey, A. C. Luntz, S. Swanson, and W. WilckeIBM的研究- Almaden, 650 Harry Road, San Jos_e, California 95120摘要锂空气系统在2009年吸引了全世界的关注作为一个可能的电动车电池推进应用程序。
如果成功开发了,这种电池可以为电动汽车提供一种能源车,与汽油相匹敌可用的能量密度。
然而,有大量的技术和工艺必须克服的挑战,如果这个诱人的想象变为现实。
这个基本电池化学反应时被认为是电化学中锂金属在阳极氧化和来自空气的氧在阴极还原。
质子电解质,用于锂离子电池,有一些根据通过处理可以反应用一个外部的电势,即这种电池可以充电。
本文总结了作者的观点中的前景和发展面临的挑战的实际锂空气电池和当前的理解它的化学。
然而,这要感谢透视图描绘的简单印象，我们才能非常迅速展开想象。
人类的总功耗目前是14太瓦和预计2050年大约是现在的三倍.目前,石油占世界总数的主要能源源的34%。
它占二氧化碳排放总量的40%,是一个地域政治不稳定的主要原因。
由于大多数的石油应用于汽车和轻型卡车,这已经开始了一个混合电气化时代和加快了纯动力汽车发展的成熟。
要获得完整的电气化道路交通的主要技术障碍是普通电池的容量不足,这严重限制了电动汽车的的实用性。
锂空气电池在汽车上应用最初在1970年代提出。
在去年,锂空气的开发得到关注, 仅2010年第一季度就超过14篇关于这方面研究的文章发表。
锂空气电池的潜在的比所有其他的化学电池高能量储存密度,这已经导致了强烈的关注，这种电池驱动电动汽车驾驶的路程是否比得上汽油动力汽车驾驶里程。
电池500项目由IBM公司和它的合作伙伴,以及许多其他的研究团体发起的研究项目评估锂空气电池推动力在自动化汽车应用上的潜力。
“500”代表一个目标距离的500英里/ 800公里每电荷,转化成一个电池容量约125千瓦时,平均使用250 wh /英里一个标准的家庭轿车。
锂空气电池也在其他领域扮演重要角色,例如给笔记本电脑和远程传感器或机器人使用。
然而,需求汽车推动力的需求成为的大多数研究项目的推动。
在这个阶段,研究集中精力确定基本科学原理底层操作锂氧气电池(而不是锂空气)。
第二部分讨论了系统级需求对于一个成功的电动汽车的应用程序电池。
第三部分描述了各种建筑(化学)方法对锂空气电池和比较关键的权衡。
第四章描述了当前实验和理论研究非质子的锂氧气电池为重点的空气阴极。
第五部分论述了阳极,而第VI部分讨论挑战现状和使用空气而不是氧气反应物。
第七章总结了研究我们相信需要进行开发实用的锂空气电池。
系统水平支对电动汽车的推力和锂空气电池的有一定的要求。
关键标准实用电动车推进电池的能量密度、成本、寿命(以年和英里)和安全。
实用型电动汽车的关键标准是推动力电池能源密度、成本、寿命(以年,英里),和安全。
重量和体积能量密度:汽油的能源密度是13 000 Wh /Kg,它显示为它的图1中的理论能量密度。
一般说来美国舰队的平均效率是12.6%;因此, 汽油在汽车上可用能量密度大约1700 Wh /Kg。
这是显示为“实用的”。
图1。
这个重量能量密度(Wh /kg)为各种各样的类型的可充电电池与汽油相比较。
理论密度是严格基于热力学的显示为蓝色的部分，而实际可行的密度则用橙色的部分和数值来表示。
对于锂空气、实用价值只是一种估计。
汽油的实用价值包括汽车的平均效率。
汽油的能量密度见图1。
电动动力系统(从电池到车轮)的效率在90%左右,10倍地改善当前的的锂离子电池的能源密度,这通常是在100到200Wh /kg(电池水平),将使电动动力系统在票面价值与汽油,至少通过测量重力能量密度。
然而,没有期望,当前的电池如锂离子会接近目标1700 Wh /Kg。
新化学反应需要实现这一目标。
氧化1的金属锂释放11 680 wh /Kg,低于汽油不多。
这是显示为理论能量密度的锂空气电池在图1。
然而,实际的能量密度为锂空气电池会大大减少。
现有种金属空气电池, 如锌/空气,通常有一个实际的能量密度大约40 - 50%的理论密度。
然而,一个可以安全地假定甚至完全发展的锂空气电池将永远不会达到这样一个高的比率,因为锂很轻,因此电池结构的消耗,电解质等等会有更大的影响。
幸运的是,一个能量密度1700 Wh /Kg的完全充电电池只对应到14.5%的理论能源容量的锂金属。
我们相信这样的能量密度,是在电池水平上,是可能实现的,鉴于密集型和长期发展的工作。
完整的电池系统可能只有一半的能源密度在电池水平上实现。
电池的能量密度(以Wh / L)也是一个重要的设计指标。
这要求最好是被分配一个最大容量300 L(家庭汽车)的电池和它的辅助系统驾驶里程为500英里(800公里)需要125千瓦时容量(250 wh /英里),因此一个300 L体积限制规定这个比重的电池, 包括空间分配给空气通道电池内部,空气处理系统,必须不小于0.5公斤/ L。
注意, 锂空气电池中特定的空气流(Kg 空气/kW发电功率)到一个,假设电池中废气的氧含量为17%,比得上特定的气流的内燃机。
功率密度和成本:虽然锂空气系统提供期望很高的能量密度,但是目前其功率密度(以W / kg的电池质量)是非常低的。
在放电,氧气被在减少存在锂离子形成锂氧化物,在电荷化学反应中转化为氧气。
两种反应发生在表面的阴极。
因此非常大的内部表面区域,无论是在微观或宏观意义上,都是必需的。
标准的质子锂空气电池提供电流密度是1 mA/cm2。
这将是临界电流密度,增加至少1级。
即便如此,宏观的表面积供应总功率为推动电池是非常大的。
例如,一个电池和100千瓦电力输出,一个电池电压2.5 V一个电流密度5mA/cm2就需要一个总内部表面面积160 m2,等于人类的肺部的内部表面一个方法来减少功率密度需求是创建一个电动混合动力推进系统,一个小容量但高功率电池,例如,基于锂离子技术,在短时间内提供电力的高需求,比如在加速。
可能的比率是平均峰值电力需求在一辆车只有约1:10。
电气能源效率:当前锂空气电池显示出大的过电势,即。
,充电电压高于放电电压。
这对应于一个低周期电气能源效率,目前在60 - 70%。
实用的推动电池应该有“可逆”能源效率达90%。
目前还没有准确的详细机理去解释潜在的高过电压,但希望可以在实质上大大减少催化剂的应用。
寿命和循环特性:锂空气电池已经证实高达50多个周期与适度周期产能损失。
因此,未来的研究工作需要集中精力提高循环特性。
然而,充电循环次数的总数的增大推动电池也不一定需要大型能源容量的锂空气电池。
例如, 一个电池设计为一生的150 000英里和支持行程500英里需要充电只有300次(全循环等效)。
但许多吨的空气将不得不通过电池在其生命周期中,甚至分钟积累水分(对于质子电池)或副反应生成产品将是有害的。
安全:电池的电动汽车最初具有非常高的安全标准,远远高于使用汽油的汽车。
典型的热失控的锂离子电池由于过度充电或内部短缺的情况是不可能在锂空气电池中发生的。
由于表面性质的反应态势,即反应物O2不是储存在电池中的。
然而,有另外两个安全问题需要考虑。
首先,所需的,尽管不是强制的,使用锂金属阳极存在一个众所周知的安全问题,因为锂金属往往会形成枝晶,可以短路电池和反应生成许多污染物。
第二,假定占主导地位的反应产物的非质子电池是强氧化剂Li2O2。
结合有机电解质,这可能会导致意外事故等安全问题。
然而,IBM的初步实验表明,没有热的放热反应和常见的电解质Li2O2之间发生在温度低于熔点的锂金属(180℃)。
这个安全问题并不存在于以水作电解质的电池中。
总之, 汽车大量要求大能力推动电池,但不具备灵活性的。
他们将作为研究指南去实现锂空气系统。
目前,汽车推进电池是刚刚开始从镍的过渡金属氢化物,锂离子电池,经过近35年的研究和开发在后者。
过渡到锂空气电池(如果成功)应该被从一个类似的开发周期。
汽车动力电池才刚刚开始转变呢从镍金属氢化物到锂离子电池电池,经过近35年的研究和发展后者。
过渡到锂空气电池(如果成功)应该认为从一个类似的发展循环。
锂空气电池的体系结构。
目前,四个化学体系结构是世界的前沿。
在图2概括。
这些包括与液体电解质三个版本:一个完全非质子液体电解质,一个水电解质,和一个混合系统与一个水电解质浸阴极和阳极电解液浸泡一个非质子。
这个第四个方法是一个完全固态电池用固态电解质。
基本的电化学取决于电解质在阴极。
在一个非质子电解质,基本阴极放电反应被认为是2Li+O2→ Li2O2并可能 2Li+（1/2）O2→Li2O在一个水成的阴极电解液,基本反应是2Li+（1/2）O2 +2H+→2L+i+H2O （酸性介质）2Li+（1/2）O2 +H2O→2LiOH （碱性介质）全固态电池的质子电解质化学反应过程不确定在此点,但是大概相差不大。
Abraham 和Jiang主要是通过阅读Bruce等人的文章使质子电解质研究得到进一步发展。
完全以水作电解质的电池是由Polyplus开发的,而混合电解质配置Polyplus和、Wang 和Zhou也正在研发中。
最近Kumar等人报告一个全固态锂空气电池。
每个配置有具体的优势,提出了明确的科学依据。
然而由于工艺上的挑战,因此, 最终的选择是否应用最好的配置仍然是一个悬而未决的问题。
下面给出简短的一些问题的解决方法。
虽然图2和大部分的讨论这里假定锂金属作为阳极、合金阳极也是一种选择,锂空气电池在第五部分做了简要讨论。
在质子电解液中(参见图2),锂阳极是在与电解质形成一个稳定的固体电解质界面(SEI)。
在吸气式阴极目前多孔碳阴极类似于聚合物电解质膜(PEM燃料电池阴极,不溶性Li2O2(或Li2O)被认为是通过氧还原反应。
有一些证据表明,催化剂存在,Li2O2将应用析氧反应(OER)使电池充电电压足够高的。
因此,质子结构可能是充电锂空气电池的基础。
本文稍后讨论。
对水电解质结构和混合电解质结构,阴极化学是相同的, 这没有证据表明,电化学反应是可逆的,除了机械地消耗反应产品和更换新的反应物。
主要是在这个结构的其余部分透视图。
水或混合电解质结构的优势是,放电反应产品是溶于水,消除了阴极堵塞,体积膨胀,和导电性问题非质子的结构。
水和混合系统的发展是否好，锂离子是否能通过导电膜是一个挑战, 由于水的活性能保护阳极(见第五部分)。
对水系统,这需要开发一个锂金属和水域表人工检波器(见图2和3)。
在混合电解液系统,一个非质子电解质是在与锂金属阳极直接接触在锂金属自然形成一个SEI的。
这降低了困难的要求，膜保护了锂金属，水具有一定的稳定性减少了锂金属的还原。