高能量的Li/O2空气电池

高能量的Li/O2空气电池

全球正在致力于可再生能源的利用和发展。而使能量转换系统（如电池）能够存储和提供高的能量和功率密度是主要研究方向之一。虽然氧化还原液流电池已经被广泛应用在固定电站上，但是仍需要大幅度地提高其电力性能并降低成本。提出了一种全新的电池概念，即使用半固体可流动的阴极电解液Li/O2电池。目前，锂电池仍然是市场上性能最好的电池，而锂电池和氧化还原液流电池的组合即Li/O2电池，其能量传递效率明显高于锂电池，具有很好的发展前景。

所提出的Li/O2电池具有高的能量密度和灵活性。该电池的氧化还原反应主要发生在多孔集电器进料时阴极电解液分散的碳粒子上。该过程避免了因反应产物沉积而引起阴极集电器的堵塞，从而使得放电更顺利地结束。此外，该电池还具有以下优点：①所使用的催化剂和介质的成本低；②氧化还原反应后排放物所需的储罐体积小；③放电容量仅取决于O2的浓度以及阴极电解液中阳性离子的含量。

未来需要开发出高性能的阳极，以充分利用半固体可流动阴极容量响应快的优点。锂金属限制了高放电电流下的面积容量密度和电池响应速率。阴极电解液和多孔集电器的阳性离子含量限制了特定能量功率下的液体体积值。因此，可以通过改变多孔集电器的设计参数来优化阴极室。此外，可以通过阴极电解液和阳极组件的良好配置降低商业成本。研究了在比容量和稳定性方面优于碳材料的新型阴极材料。此外，新型电解质（如离子液体）可以提高能量循环性能，但新型材料为满足电极要求所需的面积非常大，并不理想，无法为实际设备供电。因此，开发半固体阴极电解质电池将是Li/O2电池性能提高的重要策略。

刊名：Electrochimica Acta（英）

刊期：2016年第206期

作者：Ruggeri Irene et al

编译：陈少帅