随着新能源汽车、移动电子设备以及能源存储产品的不断发展,对新型能源的需求日益扩大,对电化学能量转换和储存装置的使用寿命、能量密度以及能量转换效率的要求已提升到了新的高度。而锂空气电池(LAB)具有超高的比能量密度(11.4kWh·kg-1),几乎可媲美于汽油,因而受到了汽车行业的关注。
然而,锂空气电池(LAB)目前还在存在很多的关键性问题亟待解决,其中以正极上的反应动力学问题最为关键。由于正极的放电产物为固态的Li2O2,且具有绝缘性,导致正极反应动力学缓慢,从而引发了能量密度偏低、循环寿命短、倍率性能差、能量效率低等系列问题。在正极上负载高性能的催化剂是改善正极氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的有效途径,负载催化剂可以促进ORR和OER反应动力学,进而提升电池的能量密度、循环寿命、倍率性能和能量效率等性能指标。
实验数据显示,在室温下运行时,这种电池的重量能量密度为500 Wh/kg,约为目前锂离子电池的两倍。可以说,就能量密度和循环次数而言,其表现非常卓越。如果这种新开发的能源应用于电动汽车上,当然能够明显提升续航里程。
理想很丰满,现实很骨感。目前Li-O2电池依旧只能在实验室中进行充放电实验,而不能大规模商业化应用,科学家们分析主要是因为:1、正极材料,催化剂都不能实现长效,大倍率的充放电过程。2、开放体系的电解液暴露在外,多数有机溶剂是有毒且易挥发的。试想,没人愿意用手机的时候到处流淌着电解液吧。
从锂电诞生到应用才短短的几十年,科学技术一直在进步,然而电池产业已经逐渐替代化石能源,尤其是动力电源与3C设备对锂离子电池有着源源不断的需求。我相信不久的将来,在各方面性能和成本都达到一个可以接受的范围时,Li-O2电池将会完全改变能源产业的发展。而那时空气的密度,Li-O2电池会像现在的锂电一样,改变生活空气的密度,改写历史。
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