鉅大LARGE | 點擊量：879次 | 2021年12月24日
汽車鋰空氣電池研發(fā)面對瓶頸
電動汽車用電池技術(shù)種類繁多，鋰空氣電池是研究得最多的幾種電池技術(shù)之一。
鋰空氣電池的最大優(yōu)勢在于，在尺寸和重量不變的前提下，鋰空氣電池的電量是目前電動汽車用電池的三倍，可以巨大地提升行駛里程。
雖然鋰空氣電池的反應(yīng)過程簡單明了，但是它的技術(shù)還不成熟，有很多難題要攻克。
在鋰空氣電池中，鋰在陽極發(fā)生氧化，形成鋰離子和電子。鋰離子通過電解液到達(dá)陰極。充電中，該反應(yīng)朝相反方向進(jìn)行。
聽上去不復(fù)雜，而且過去三年中有著300多篇研究論文的支持，其化學(xué)反應(yīng)的可行性不容置疑。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
但是根據(jù)JunLu的說法，其挑戰(zhàn)也是巨大的。JunLu目前帶領(lǐng)著來自美國阿貢國家實驗室、北京理工大學(xué)、漢陽大學(xué)的專家正在進(jìn)行這方面的研究。挑戰(zhàn)包括：缺乏對鋰空氣電化學(xué)的深入理解、缺乏新的高性能電池材料、電池關(guān)鍵部件的設(shè)計進(jìn)展太慢。
首先，鋰單質(zhì)反應(yīng)的活性很高，尤其是在水中。鋰空氣電池中，空氣會帶入水分，水分難免同鋰元素反應(yīng)。Lu和他的同事表示：“含水鋰空氣電池的成功開發(fā)，很大程度依賴于如何防止單質(zhì)鋰電極同水相接觸。”
所以后續(xù)研究的重心變?yōu)檎页鲆环N不可燃的電解液，并開發(fā)出僅允許必要元素通過的氧原子滲透膜。
測試選取了四種電解液：無質(zhì)子溶劑、含水電解液、固態(tài)電解質(zhì)和無質(zhì)子/含水混合電解液。
無質(zhì)子溶劑的缺點在于不夠穩(wěn)定，常常很快發(fā)生分解。但是鋰鹽具有提升該種化學(xué)品穩(wěn)定性的潛在能力。
含水電解液的難度更大，因為它太容易和鋰單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。對此，研究人員開發(fā)了玻璃陶瓷材料，傳導(dǎo)鋰原子的同時，試圖將溶劑區(qū)分在外，但是該材料易碎，且電阻值不理想。
他們還評估了多孔金屬、碳電極和具有優(yōu)良導(dǎo)電性以及高強度的石墨烯材料。
好在，只要上面幾種技術(shù)中哪怕只有一種證實可行，那么車用電池的理論能量密度就能提高到11700Wh/kg，基本達(dá)到汽油13000Wh/kg的水平。
雖然實際能量密度會比理論值降低許多，但是也足夠讓電動汽車的續(xù)航里程達(dá)到和傳統(tǒng)汽車相同的數(shù)量級了。
