什么是鋰空氣電池

鋰空氣電池，通俗而言就是金屬燃料動力電池，就是用金屬鋰做負極，氧氣做正極的一種鋰離子電池。其優點在于比能量高，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，因為其陰極(以多孔碳為主)很輕，且氧氣從環境中獲取而不用保存在電池里。而鋰空氣電池的缺點是反應可逆性差，要催化劑。

鋰空氣電池的原理

鋰空氣電池是一種用鋰作陽極，以空氣中的氧氣作為陰極反應物的電池。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，因為其陰極很輕，且氧氣從環境中獲取而不用保存在電池里。鋰空氣電池采用鋰作為負極活性材料，采用多孔的氣體擴散層電極作為正極材料，按電解質體系重要分為有機電解液體(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電解質體系。

放電過程：陽極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子(Li+)，Li+穿過電解質材料，在陰極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結合生成氧化鋰(Li2O)或者過氧化鋰(Li2O2)，并留在陰極。鋰空氣電池的開路電壓為2.91V。

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生氧還原反應，形成氫氧化物。其放電反應方程為：4Li+O2+2H2O→4LiOH(1-1)。

放電過程中Li、H2O和O2被消耗，在Li表面生成了一層保護膜而阻礙電化學反應的快速進行。在開路或低功率的狀態下，Li的自放電率很高，并伴隨著Li的腐蝕反應：Li+H2O→LiOH+1/2H2(1-2)。

在水系電解液中，金屬Li極易和水反應，因此對鋰離子隔膜的阻水性有很高要求，目前還沒有商業化的產品。綜合考慮實用性和安全性，水系鋰空氣電池并非最終實際應用的首選。