鉅大LARGE | 點擊量:860次 | 2021年04月29日
鋰空氣鋰電池的挑戰(zhàn)與發(fā)展
相對與其他的金屬-空氣電池,鋰空氣電池具有更高的比能。因此,從比能量的角度來說,它極其具有吸引力。除了非常高的能量密度外,鋰空氣電池也供應了一個平穩(wěn)的放電形式和長時間存儲壽命,比一些鋰離子電池系統(tǒng)更環(huán)保。
當然,鋰空氣電池技術(shù)要解決的問題重要有:1、防止使用兩種電解液的隔膜慢性滲漏;2、提高有機電解液的可使用溫度;3、找到可取代目前使用的金和白金觸媒劑;4、更換鋰燃料時,如何防止水氣侵入引起爆炸;5、如何循環(huán)未用完的鋰和氫氧化鋰;如何降低循環(huán)氫氧化鋰的能耗。
鋰空氣電池的致命缺陷,就是固體反應生成物氧化鋰(Li2O)會在正極堆積,使電解液與空氣的接觸被阻斷,從而導致放電停止。
圖多孔碳空氣電極
反應原理:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2Li+O2=Li2O2
4Li+O2=2Li2O
反應生成的Li2O2會堵塞多孔碳空氣電池,會導致放電過程完全終止
日前日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與日本學術(shù)振興會(JSpS)共同開發(fā)出了新構(gòu)造的大容量鋰空氣電池。研究人員在負極(金屬鋰)一側(cè)使用有機電解液,在正極(空氣)一側(cè)使用水性電解液。在兩種電解液之間設置只有鋰離子穿過的固體電解質(zhì)膜,將兩者隔開。這樣便可防止電解液混合,并促進電池發(fā)生反應。
該技術(shù)極有望用于汽車電池。我們了解,要實現(xiàn)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(guān)注。
由于鋰空氣電池的正極使用空氣中的氧做活性物質(zhì),理論上正極容量無限大,因此可實現(xiàn)大容量。假如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(xiàn)持續(xù)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??梢哉f是用金屬鋰作為燃料的新型燃料動力電池。假如擁有更好的電池,電動汽車就可以將一次充電能夠行駛的距離從40公里提高到400公里,鋰空氣電池無疑是首選。
總體來看,鋰空氣電池目前還處在研發(fā)階段,離實用化還有一段距離。而目前全球已經(jīng)有上千個研究單位在從事鋰空氣電池方面的研究,經(jīng)過科研人員不懈的努力,期望在不久的將來這一會呼吸的綠色電池可以真正的實現(xiàn)在電動汽車方面的應用,從而為人類的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。
鋰空氣電池作為電池的首選暢銷于市場的日子也許很快就會到來。