开发中的锂空气电池一些研发知识之25.doc

开发中的锂空气电池一些研发知识之25理论上30kg金属锂释放的能量与40L汽油释放的能量基本相同。如果从用过的水性电解液中回收空气极生成的氢氧化锂（LiOH），很容易重新生成金属锂，可作为燃料进行再利用。目前，各种锂离子电池，将会接受安全性、环保以及市场的考验，最后选择谁胜谁负。目前的锂空气电池的寿命并不能令人满意，虽然相关新的发现和发明不断传来，但是权威人士估计这项技术的完善大约需要十年时间。锂空气电池用无论是什么电解质核心是对锂电极的保护。锂空气电池研究新动向锂盐溶解在电解液中实际是电池要满足的一般条件但保持其中性状态很不容易。放电生成物LiOH的溶解度20时是12.8g/100mL,在pH为14时溶解度为2.4g/100mL，在实际放电时为了得到高容量，LiOH超过了饱和溶解度，电解液呈强碱性。因此提高LTAP及作为保护膜陶瓷材料的耐碱性是共同的课题，针对pH增大的处理办法，必须开发新一代耐碱性保护膜材料，最近有报道了石榴石型结构的Li7La3Zr2O12在室温下显示104Scm的电导率。对金属锂相对稳定，不含磷酸盐因此被期待能否稳定地存在于碱性液中，致使众多研究者对此正进行研究。另一方面，使用LTAP的情况下，在改进电解液及电池系统上采取改进措施，抑制pH值的增大，如在电解液中加入HOAc/LiOAc酸性溶液来解决pH值的问题。复合负极的电化学性能在实验室中研究锂空气电池的锂复合负极电化学性能。构成如下：LiPEO18LiTFSI-BaTiO3/LTAP/1mol/L的LiCl/Pt空气。复合负极的中间层是添加BaTiO3的聚合物电解质，全部被封装在复合薄膜中，如图所示，只在LTAP薄膜上开一个与电解液的接触口，电解液中使用Li盐溶液，空气电极使用Pt电极。图显示的是60时金属锂负极的充放电曲线，开路电压为3.8V，与一般锂离子电池的相近，开路电压在一个月内没发生变化，表明LTAP与溶液接触能保持相对稳定。电流密度升至0.5mA/cm2电压也没损失，0.1mA/cm2的放电过电压为50mV，充电过电压为20mV是可以实用的范围。用同样的电池24h长时间以0.5mA/cm2放电、充电的试验结果如图所示，金属锂负极的比容量为1124mAh/g，相当于金属锂理论计算比容量值3860mAh/g的30%。表明此电池即使在长时间充放电情况下也具有稳定的电化学性能。最后空气电极也被封装在复合薄膜中，呈一般电池结构及充放电曲线如图所示。如图所示的实际锂空气电池被假设为电极及电解质呈薄片堆积的形式，空气电极为碳薄片附上微小的铂颗粒，电池的结构发生如下较小的变化，记为：Li/PEO18LiTFSI-BaTiO3/LTAP/HOAc-H2O-LiOAc/Pt碳。空气在此电解液中使用HOAc和LiOAc的混合溶液作为中和放电生成物LiOH，使其溶解防止析出，来提升LTAP的稳定性。电池的理论比容量是约400mAh/g，实际得到的比容量是其60%的250mAh/g。这个电池在LiCl溶液下的极化电压为100mV，进行3.4V放电，4.2V充电，这可推测为空气电极氧气的氧化还原过电压变大的原因。但质量比能量还是比较高的，为850Wh/kg，加压防止HOAc