鋰空氣電池的分類

整體上，鋰空氣電池可以分成六類：有機(jī)體系、水體系、離子液體體系、有機(jī)-水雙電解質(zhì)體系、全固態(tài)體系和鋰-空氣-超級電容電池。

1.水系鋰空氣電池

水系電解質(zhì)鋰空氣電池，電解質(zhì)是不同酸堿度的各種水溶液，在酸性和堿性不同的電解質(zhì)中，電池發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)也不同。鋰金屬在水系電解質(zhì)中腐蝕嚴(yán)重，自放電率特別高，使得電池循環(huán)性和庫倫效率都非常低。

2.有機(jī)系鋰空氣電池

該體系采用金屬鋰片作為負(fù)極，氧氣做正極，聚丙烯腈(PAN)基聚合物作為電解質(zhì)(溶劑PC、EC)，開路電壓(OCV)在3V左右，比能量(不計入電池外殼)為250350Wh/kg。這個數(shù)據(jù)，拿到當(dāng)前看，比較高，但與鋰單質(zhì)的理論極限相比，低太多。

3.水-有機(jī)雙液體系鋰空氣電池

水-有機(jī)雙液體系鋰空氣電池的基本形式，電池中負(fù)極金屬鋰處于有機(jī)電解液中，正極空氣電極一側(cè)電解液為KOH水溶液，中間以超級鋰離子導(dǎo)通玻璃膜隔開。這種新構(gòu)型鋰空氣電池的新穎之處在于不用擔(dān)心有機(jī)體系中空氣電極反應(yīng)產(chǎn)物堵塞電極微孔的問題，水相中的氧氣在空氣電極上還原成可溶于水的LiOH。

4.全固態(tài)鋰空氣電池

全固態(tài)鋰空氣電池，中間的電解質(zhì)由3部分組成，最中間一層比例最大的是耐水性很好的玻璃陶瓷，靠近鋰負(fù)極和氧氣正極分別是兩個薄層的不同的高分子材質(zhì)。全固態(tài)鋰空氣電池不存在漏液問題，安全性有所提高，但固態(tài)電解質(zhì)與鋰負(fù)極、空氣電極、包括固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)部的接觸，不會像液體電解質(zhì)那樣緊密，這就可能造成電池內(nèi)阻增大。相對有機(jī)體系鋰空氣電池，該體系構(gòu)造也較復(fù)雜。

鋰空電池的優(yōu)缺點(diǎn)

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(tǒng)實(shí)際比能量預(yù)計能夠達(dá)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(shí)驗結(jié)果，但最高的電池實(shí)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(shí)際應(yīng)用于未來領(lǐng)域還要更多的突破性進(jìn)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(huán)境友好等。但是，關(guān)于有機(jī)體系，在空氣電極、電解液、催化劑等方面已經(jīng)有了一定認(rèn)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(shè)計、都是鋰空氣電池體系的關(guān)鍵科學(xué)問題。這些這些問題的解決將會推動鋰空氣電池走向?qū)嶋H的應(yīng)用。