鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2492次 | 2021年04月02日
什么是鋰空氣電池?鋰空氣電池的原理是什么?
什么是鋰空氣電池
鋰空氣電池,通俗而言就是金屬燃料動(dòng)力電池,就是用金屬鋰做負(fù)極,氧氣做正極的一種鋰離子電池。其優(yōu)點(diǎn)在于比能量高,理論上接近汽油。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度,因?yàn)槠潢帢O(以多孔碳為主)很輕,且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里。而鋰空氣電池的缺點(diǎn)是反應(yīng)可逆性差,要催化劑。
鋰空氣電池的原理
鋰空氣電池是一種用鋰作陽(yáng)極,以空氣中的氧氣作為陰極反應(yīng)物的電池。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度,因?yàn)槠潢帢O很輕,且氧氣從環(huán)境中獲取而不用保存在電池里。鋰空氣電池采用鋰作為負(fù)極活性材料,采用多孔的氣體擴(kuò)散層電極作為正極材料,按電解質(zhì)體系重要分為有機(jī)電解液體(非水性電解液體系)、水性電解液體系、混合電解液體系和全固態(tài)電解質(zhì)體系。
放電過(guò)程:陽(yáng)極的鋰釋放電子后成為鋰陽(yáng)離子(Li+),Li+穿過(guò)電解質(zhì)材料,在陰極與氧氣、以及從外電路流過(guò)來(lái)的電子結(jié)合生成氧化鋰(Li2O)或者過(guò)氧化鋰(Li2O2),并留在陰極。鋰空氣電池的開(kāi)路電壓為2.91V。
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%
鋰空氣電池的概念最早由Lockheed提出,電解液為堿性水溶液。氧氣在空氣電極上發(fā)生氧還原反應(yīng),形成氫氧化物。其放電反應(yīng)方程為:4Li+O2+2H2O→4LiOH(1-1)。
放電過(guò)程中Li、H2O和O2被消耗,在Li表面生成了一層保護(hù)膜而阻礙電化學(xué)反應(yīng)的快速進(jìn)行。在開(kāi)路或低功率的狀態(tài)下,Li的自放電率很高,并伴隨著Li的腐蝕反應(yīng):Li+H2O→LiOH+1/2H2(1-2)。
在水系電解液中,金屬Li極易和水反應(yīng),因此對(duì)鋰離子隔膜的阻水性有很高要求,目前還沒(méi)有商業(yè)化的產(chǎn)品。綜合考慮實(shí)用性和安全性,水系鋰空氣電池并非最終實(shí)際應(yīng)用的首選。