鉅大LARGE | 點擊量:1660次 | 2020年10月16日
鋰空氣電池當前面對的問題和方向
鋰空氣電池的研究動力,重要的來自于其高的驚人的理論比容量,但其存在的問題極多,最基本的氧化還原機理目前還并沒有清晰的論證。
(1)鋰空氣電池放電過程中氧化還原(ORR)和充放電產物分解反應(OER),反應過程很難發生,要催化劑協助。效果較好的貴金屬催化劑,成本太高;大環化合物也能發揮近似用途,但由于生產過程復雜,成本也不低。高效低價的催化劑是重要的研究對象。
(2)空氣電極載體形貌、孔徑、孔隙率、比表面積等因素對鋰空氣電池能量密度、倍率性能以及循環性能都有很大影響。有機系鋰空氣電池,放電產物存在堵塞氧氣擴散通道的風險,可能因此導致放電結束??諝怆姌O載體的物理特性優化可能是解決這方面問題的方向。
(3)電解質中有機溶劑穩定性問題,碳酸酯和醚等有機溶劑雖然具有較寬的電化學窗口,但是在有活性氧的條件下,很容易被氧化分解,反應生成烷基鋰、二氧化碳和水等物質。有機溶劑的分解直接導致電池容量衰減以及循環壽命迅速下降。因此,尋找穩定、兼容性好的有機溶劑是鋰空氣電池有一個迫切問題。
(4)發展高性能導電聚合物電解質,來提高鋰空氣電池的倍率性能以及循環性能。要的電解質:更高的鋰離子電導率、更好的阻氧能力、阻水能力以及寬的電化學窗口。
(5)由于鋰空氣電池在敞開環境中工作,空氣中的水蒸氣以及二氧化碳等氣體對鋰空氣電池危害極大。水蒸氣滲透到負極腐蝕金屬鋰,從而影響電池的放電容量、使用壽命;二氧化碳能和放電產物反應生成碳酸鋰,而碳酸鋰的電化學可逆性非常差。因此,要研制氧氣選擇性好的膜來防止水蒸氣的滲透以及電解液的揮發。