会“呼吸”的精灵——IBM锂空气电池

为了减少气体扩散对电池性能的影响， Williford等设计了一种双重相互连通的孔隙系统 （一边有催化剂，另一边无催化剂）提高氧气传 输到空气电极内部的几率，从而提高锂空气电池 的效率。 通过上述对多孔碳空气电极的研究表明，孔容 （孔隙率）是决定多孔碳空气电机性能非常重要 的参数。一般而言，在反应比表面积充足的情况 下，碳材料的孔容越大，储存锂氧化物的空间就 越大，其容量也就越高。
4.2催化剂的效率
催化剂的催化效果不仅与其自身化学性质有关， 而且与其物理性质有关。
应用在空气电极上的催化剂种类较多，主要有以
下四种类:(1)多孔碳材料;(2)金属氧化物材料;（3） 贵金属及合金;（4）金属菁化合物。
对空气中催化剂的选择一方面要考虑催化剂的价
格，能够满足大规模商业化的应用；另一方面要 考虑催化剂的催化性能，能够满足答功率电化学 反应的要求。
主要内容： 1、锂-空气电池材料的主要问题 2、锂电极的保护 3、电解质材料 4、锂空气电极材料
1、锂-空气电池材料的主要问题
目前，锂-空气电池的研究还处于初始阶段，其 实际比能量还远远达不到其理论值，比功率较低、 循环性能也较差。目前制约其发展和应用的因素 有很多，以锂-空气电池为例，在电池材料方面主 要有：
图五为放电时间与孔隙结构之间的关系，其中 电极厚度为0.070cm,氧气分压为1.0atm，电流 密度为0.5mA.cm-2，电池总放电时间为56h。
Mirzaeian等采用碳酸钠催化剂与碳气凝胶复合作 为空气电极，研究了多孔碳的结构，孔隙率，孔径 以及比表面积对电池放电容量的影响。结果表明， 在孔容（2.195cm3.g-1）和孔径（14.23nm）时， 具有较高的放电容量（1290mAh.g-1，放电电流密 度20mA.cm-2）。 在相同厚度的空气电极中，碳的装载量与孔容是影 响电池放电容量的两个重要参数。在一定程度范围 内，随着碳装载量的增加，放电容量会有所提高。 Hayashi等研究了不同种类的碳材料作为空气电极 时电池的电化学性能。高的碳材料比表面积对应大 的放电容量。

Vol.31 No.8 2011.8 船电技术|电 池23锂空(氧)气电池的研究概况及发展前景付承华 费新坤（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉 430064）摘 要：本文概述了锂空(氧)气电池的研究进展，并对锂空(氧)气电池的未来发展前景作了展望。

关键词：锂空(氧)气电池 空气阴极 电解质 催化剂中图分类号：TM911.14 文献标识码：A 文章编号：1003-4862(2011)08-0023-05Review of Lithium Air(O 2) BatteryFu Chenghua, Fei Xinkun（Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, CSIC, Wuhan 430064, China ）Abstract : The development of Lithium air (O 2) is described in this paper. Future development prospects arealso discussed.Key words : lithium air (O 2) battery; air athode; electrolyte; catalyst1 引言随着未来人们对能源特别是清洁能源的不断需求，各国都在投入大量人力财力研发可替代能源，而以高比能、无污染著称的金属空(氧)气电池将被寄予厚望，其中锌(氧)空电池已商业化，就性能而言，锂空(氧)气电池的性能则是此类电池中的佼佼者。

锂空(氧)气电池理论比能超过5000 Wh/kg （产物为LiOH ）；产物为过氧化锂(Li 2O 2)时，比能高达11000 Wh/kg ，可与碳氢燃料电池匹敌，远高于比能为400 Wh/kg 的锂离子电池(图1[1])。

2 锂空(氧)气电池的基本原理锂极易与水发生反应，因而，锂空(氧)气电池一般采用有机电解液或其他措施避免金属锂与水的直接接触。

锂—空气电池解密作者：孙铭训来源：《经营者》2010年第01期大容量锂—空气电池并非新概念，至今都未普及原因是它存在致命缺陷，日本的研究院克服了这个困难，但要想实现商用，可能还需要10年减碳，对于人类福祉来说，绝对不是离谱的要求，但对于全球汽车业来说，却是一件困难的事情。

众所周知，锂离子电池广泛用于手机和笔记本电脑等，目前也已经是下一代充电式混合动力车和电动车的理想之选。

它比其它汽车电池的密度更高、电量更充足，但也更贵，受制于电池容量，充电后的行驶距离仍不够远。

即将于2010年上市的雪佛兰Volt混合动力汽车如果仅仅使用电池，只能行驶40公里。

尽管仍有改进的空间，但锂离子电池的潜力依然有限。

普遍认为，要实现电动汽车的普及，能源密度需达到目前的约6～7倍。

于是，理论上能源密度远远大于锂离子电池的金属锂空气电池备受关注。

虽然仍使用有机溶媒，但它却以全新的构成极大提高电池的能量密度。

锂一空气电池并非新概念。

由于在正极上使用空气中的氧作为活性物质。

理论上正极的容量密度是无限的，可加大容量。

另外，如果负极使用金属锂，理论容量会比锂离子充电电池提高一位数。

但是，为什么锂—空气电池至今都未普及?原因是它存在致命缺陷，即固体反应生成物氧化锂(Li20)会在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止。

2009年2月，日本产业技术综合研究所能源技术研究部门能源界面技术研究小组组长周豪慎和日本学术振兴会(JSPS)外籍特别研究员王永刚共同开发出了新构造的大容量锂空气电池。

他们通过将电解液分成两种来解决上述问题。

在负极(金属锂)一侧使用有机电解液，在正极(空气)一侧使用水性电解液。

在两种电解液之间设置只有锂离子穿过的固体电解质膜，将两者隔开。

这样便可防止电解液混合，并促进电池发生反应。

负极用电解液组合使用的是含有锂盐的有机电解液。

虽然不能弃用有机溶媒，但却限定了使用方法。

正极用水陛电解液使用碱性水溶性凝胶，与微细化后的碳和低价氧化物催化剂形成的正极组合。

日本研究出提升锂空气电池效率的新技术
佚名
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2012(36)8
【摘要】金属空气电池是下一代电池发展的重要方向，其原理为利用金属与空气中的氧气发生反应而放电。

理论上锂窄气电池的容量可以三倍于普通锂离子电池。

不过，锂窄气电池在反应时很容易吸收审气中的CO2，而CO2会导致电解液的劣化和电池性能的下降。

日本中央大学教授大石克意最近成功研究出能有效消除锂空气电池中CO2成分的技术，大幅提升了这种电池的性能。

【总页数】1页(P1075-1075)
【关键词】金属空气电池;锂离子电池;电池效率;新技术;日本;电池性能;CO2;电解液【正文语种】中文
【中图分类】TM911.41
【相关文献】
1.日本开发金属空气电池提升效率新技术 [J],
2.日本NIMS成功开发锂空气电池能量密度提升15倍 [J], ;
3.英国储存濒危动物DNA/英国颁发世界上第一份克隆人类胚胎执照/法国推出电动汽车用锂-聚合物电池/美国推出电子医疗计划/德国将限制转基因作物种植/日本将调查网络等虚拟空间对儿童大脑的影响/捷克推出可用眼睛控制电脑的操作系统/IBM日本公司推出指纹认证电脑/瑞典移动用户数超过总人口/2004至2009年全球CDMA智能手机销量年增率将达73.3%/IBM预展旨在帮助盲人与弱视人群的网页新技术/IBM将为美国防部造超级电脑/英特尔SGI为NASA研制Linux系统
超级计算机/NEC开发出世界运算速度最快超级计算 [J],
4.日本开发金属空气电池提升效率新技术 [J], 无;
5.剑桥大学新技术提升锂空气电池容量 [J],
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