鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:5875次 | 2020年09月29日
鋰空氣電池的性能以及優(yōu)缺點(diǎn)介紹
鋰空氣電池的性能
空氣電池這是一種由日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所與日本學(xué)術(shù)振興會(huì)(JSPS)共同開(kāi)發(fā)出的一種新構(gòu)造的大容量鋰空氣電池。
理論上可實(shí)現(xiàn)大容量的鋰空氣電池作為新一代大容量電池而備受矚目。不過(guò)此前的鋰空氣電池存在正極蓄積固體反應(yīng)生成物,阻隔了電解液與空氣的接觸,導(dǎo)致停止放電等問(wèn)題。
負(fù)極(金屬鋰)采用有機(jī)電解液,正極(空氣)方面則使用水性電解液,兩極由固體電解質(zhì)隔開(kāi),以防止兩電解液發(fā)生混合。由于固體電解質(zhì)只通過(guò)鋰離子,因此電池的反應(yīng)可無(wú)阻礙地進(jìn)行。正極的反應(yīng)生成物具有水溶性,不出現(xiàn)固體物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明該電池可持續(xù)放電50000mAh/g(空氣極的單位質(zhì)量)。
該技術(shù)極有望用于汽車電池。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(bǔ)充負(fù)極的金屬鋰的話,汽車可實(shí)現(xiàn)持續(xù)行駛且無(wú)需充電等待時(shí)間??梢詮挠眠^(guò)的水性電解液中輕松提取金屬鋰,鋰能夠反復(fù)使用。可以說(shuō)是用金屬鋰作為燃料的新型燃料動(dòng)力電池。
鋰離子電池目前已經(jīng)開(kāi)始在電動(dòng)汽車上應(yīng)用,為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離行駛,作為蓄電池時(shí)的高性能化和低成本化備受期待。但目前的鋰離子電池受制于電池容量很難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離行駛,要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離行駛必須在汽車上配備大量的電池,因此存在車體價(jià)格大幅上升的問(wèn)題。
要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的普及,能源密度需達(dá)到目前的約6~7倍。因此,理論上能源密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(wú)限大,因此可實(shí)現(xiàn)大容量。
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(jì)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(bào)道了許多重要的實(shí)驗(yàn)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(lái)實(shí)際應(yīng)用于未來(lái)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(shí),但還存在著一些重要的問(wèn)題,如放電性能、能量效率、催化劑、空氣電極設(shè)計(jì)、都是鋰空氣電池體系的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。這些這些問(wèn)題的解決將會(huì)推動(dòng)鋰空氣電池走向?qū)嶋H的應(yīng)用。
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