什么是锂空气电池
锂空气电池是一种用锂作阳极,以空气中的氧气作为阴极反响物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度,因为其阴极(以多孔碳为主)很轻,且氧气从环境中获取而不必保存在电池里。
放电进程:阳极的锂开释电子后成为锂阳离子(Li+),Li+穿过电解质资料,在阴极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂(Li2O)或许过氧化锂(Li2O2),并留在阴极。锂空气电池的开路电压为2.91V。
锂空气电池作业原理与反响方程式
锂空气电池选用锂作为负极活性资料,选用多孔的气体分散层电极作为正极资料,按电解质系统首要分为有机电解液体(非水性电解液系统)、水性电解液系统、混合电解液系统和全固态电解质系统。
不同电解液系统锂空气电池
锂空气电池的概念最早由Lockheed提出,电解液为碱性水溶液。氧气在空气电极上发作氧复原反响,构成氢氧化物。其放电反响方程为:
4Li+O2+2H2O→4LiOH(1-1)
放电进程中Li、H2O和O2被耗费,在Li外表生成了一层保护膜而阻止电化学反响的快速进行。在开路或低功率的状态下,Li的自放电率很高,并伴随着Li的腐蚀反响:
Li+H2O→LiOH+1/2H2(1-2)
在水系电解液中,金属Li极易和水反响,因而对锂离子隔阂的阻水性有很高要求,现在还没有商业化的产品。归纳考虑实用性和安全性,水系锂空气电池并非终究实践使用的首选。
非水电解液系统的锂空气电池使用了含有可溶性锂盐的有机电解液,作业原理是依据Li2O2的生成与分化:
4Li+O2→2Li2O(1-3)
2Li+O2→Li2O2(1-4)
依据1-3式核算,锂空气电池的理论能量密度为5200Wh/kg,在实践使用中,因为氧气来自外界环境,扫除氧气后的能量密度高达11430Wh/kg。
现在关于全固态锂空气电池报导较少,其具有稳定性好、循环性能好、防止构成锂枝等长处,但其低导电性,容量和能量密度约束了其开展。
每一种电池系统都有其各自的长处,一起也都面临着反响机理和工艺规划的难题。现在关于锂空气电池的研讨大多数是选用有机电解液系统。