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鋰空氣電池和鋰硫電池都是未來真正動力電池?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年05月25日  

  盡管目前鋰離子電池還有發展潛力,從長遠來看對電動汽車來說還是遠遠不夠。無論如何必須尋找其他類型的電池。綜觀現在各類電池的研究進展,普遍認為鋰空氣和鋰硫電池有比較大的潛力。

  鋰硫電池早在1940年就有研究,而鋰空氣電池最近才引起關注。

  下圖列舉了各類電池電動汽車的續航能力,目前鋰離子電池為160公里,繼續優化鋰離子電池未來有望達到200公里,要真正有競爭力,能行駛500公里以上,未來很可能需要采用鋰空氣電

  如下羅列了鋰空氣和鋰硫電池的特點,問題,及發展前景。

  鋰空氣(無水型,或有機電解液型)

  正極空氣電極受空氣中二氧化碳和水蒸氣的影響,透氣膜有待開發。目前無特制透氣膜的話電池壽命僅幾個小時,最好的透氣膜電池壽命1個月。

  電解液是大問題,必須化學穩定,導離子,溶解氧,擴散氧,不易揮發。目前常用碳酸丙烯酯,但放電過程中易受到氧氣影響而降解。最近有報道使用醚類,穩定但充電是不能釋放全部氧。

  電壓取決于正極催化劑的使用。目前常用alfa二氧化錳,最新研究有用碳材料的。還不清楚催化劑是否促進電解液分解影響其穩定性。

  正極氧還原在鋰存在下常被認為是一個電子轉移。

  充放電的正極反應路徑不一樣,引起充放電電壓不一致,常為0.7伏差異。

  金屬鋰負極的安全性,剩余金屬鋰問題或載體問題。

  鋰空氣(有水型)

  始于2007年。

  最大問題為保護金屬鋰負極,避免接觸水電解質,使用一層絕緣但鋰離子能通過的膜。

  不需要防止空氣中水(蒸氣)的入侵,但還是要防止二氧化碳。

  水電解質參與電極反應,放電過程中被消耗引起氫氧化鋰飽和,流動設計有可能解決這個問題。

  為提高容量,必須允許使用固體氫氧化鋰,這里需要一個離子交換膜來解決這個問題。

  氧還原問題,需要催化劑。

  鋰硫電池

  正極還原硫,最終得到硫化鋰,已經有幾十年的研究。

  優點:硫便宜,高理論容量。

  問題:硫導電差,正極反應得到固體硫化鋰,所以充電循環次數少,速率慢;形成不同中間產物,正負極間流動消耗,容量迅速降低;金屬鋰和電解液界面難以控制。

  最近研究:使用多孔正極改善導電性;使用有機硫高分子正極;電解質問題。

  總的來說,從總成本來看鋰硫比鋰空氣電池更接近市場化。但鋰硫電池的問題幾十年沒解決,而鋰空氣研究時間尚短。

  整體來說化學問題還沒理解清楚,目前很難商業化。

  很難說哪個將來會最終商業化,也可能都不會,但目前沒更好的辦法。

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