瓶颈打破：缩小锂空气电池与燃油的能量距离正在缩小！

跟着电动轿车逐步进入群众视界，人们越来越关怀电池的续航才能，当续航路程才能能够超越燃油车的时分，电动轿车的遍及将很快到来。

毫无疑问，电动轿车的续航路程由电池的容量来决议。怎么进步电池容量成为了科学家们尽力处理的要害问题。

现在干流市场上用于电动轿车的电池主要是锂离子电池，依据文献报导，锂离子电池的能量密度一般比较低，如咱们比较了解的磷酸铁锂的能量密度为90-125Wh/kg（因制造商不同而不同），而汽油的能量密度要比锂离子电池的高100倍，依据《物理学概略》这本书的介绍，汽油的能量密度约为 45 MJ / kg（相当于12500Wh /kg），尽管理论值高了许多，可是按实践使用情况来作比较的话，距离会小一点，本文不作评论。

传统的锂离子电池的能量密度并不能满意下一代车辆和飞翔物体等先进储能设备的要求，加上锂离子电池的能量密度研制现已进入了一个瓶颈。

因而，科学家在企图开发其他具有更高能量密度的锂电池品种，理论上可完成大容量的“锂空气电池”备受瞩目，由于依据BD百科介绍，锂空气电池的理论能量密度能够高达11140 Wh /kg（不含氧气），由此可见，最有或许替代汽油成为下一代交通工具的动力系统是锂空气电池。

锂空气电池理论能量密度尽管高，可是报导的锂空气电池的实践能量密度值远低于锂离子电池的值，这主要是由于电池中存在过量的电解质。

典型的锂空气电池由锂金属箔、隔阂、锂离子传导非水电解质、多孔碳电极和气体分散层组成。在放电过程中，锂金属的溶解在负极进行，发生的电子经过外电路传递到正极，用于复原大气中的氧，构成不溶性过氧化锂作为放电产品。

根据有用高能量密度试验的规划原理，为了取得高能量密度的锂空气电池，日本一个科研团队将电池作了一些要害改进。

首要，他们经过用薄的 PO 基隔阂替代厚玻璃纤维基隔阂并将多孔碳电极中的电解质注入率从100% 降低到 60% 来削减电解质的量。成果，电解质的分量百分比下降到57%，能量密度到达240 Wh/kg，可是这还远远不够，他们接着经过替换 8000 mAh/g 的碳电极，存储在电极中的电解质量能够进一步削减。成果，电解质的分量百分比降低到31%，到达了与商业化锂离子电池中电解质的相同分量百分比（30-40%），此刻，锂空气电池的能量密度到达了466 Wh/kg！能量密度比锂离子电池高了约4倍。

这个研讨提醒了一个能够进步锂空气电池高能量密度的要害因素，便是尽量操控电解质的量与面积容量的比值（E/C，g/Ah），当这个比值小于5g/Ah时，电池的能量密度就会高于300 Wh/kg。

根据这个理念，科学家提出几个规划高能量密度锂空气电池的要害技能：多孔碳基正极质量负载应高于1 mg/cm2，在这种情况下，面积容量能够完成高于4 mAh/cm2；应选用适宜的电解液注入技能；尽量削减正负极的副反应，尤其是按捺电解质的分化；考虑特定于有限电解质条件的问题，即所谓的“贫电解质”；选用多层电池，密布堆叠的形式，一起也要保证氧气能够有效地穿过整个正极。

这个成果近期宣布在了《Materials Horizons》上。

现在，锂空气电池仍在开发中，由于还有一些缺点没有被战胜，如循环寿数比较短，现在也有研讨报导了循环数超越1000次，感兴趣的能够阅览小编之前写的一篇文章《我国科学家研讨获重大突破：电动轿车电池续航路程可对抗燃油轿车》。

要完成电动轿车的遍及，电池的能量密度至少需到达现在的10倍，而锂空气电池的理论功能能够对抗汽油，因而它是最有期望替代燃油成为电动轿车或航空业新一代的动力来历。