汽车锂空气电池研发面对瓶颈

电动汽车用电池技术种类繁多，锂空气电池是研究得最多的几种电池技术之一。

锂空气电池的最大优势在于，在尺寸和重量不变的前提下，锂空气电池的电量是目前电动汽车用电池的三倍，可以巨大地提升行驶里程。

虽然锂空气电池的反应过程简单明了，但是它的技术还不成熟，有很多难题要攻克。

在锂空气电池中，锂在阳极发生氧化，形成锂离子和电子。锂离子通过电解液到达阴极。充电中，该反应朝相反方向进行。

听上去不复杂，而且过去三年中有着300多篇研究论文的支持，其化学反应的可行性不容置疑。

但是根据JunLu的说法，其挑战也是巨大的。JunLu目前带领着来自美国阿贡国家实验室、北京理工大学、汉阳大学的专家正在进行这方面的研究。挑战包括：缺乏对锂空气电化学的深入理解、缺乏新的高性能电池材料、电池关键部件的设计进展太慢。

首先，锂单质反应的活性很高，尤其是在水中。锂空气电池中，空气会带入水分，水分难免同锂元素反应。Lu和他的同事表示：“含水锂空气电池的成功开发，很大程度依赖于如何防止单质锂电极同水相接触。”

所以后续研究的重心变为找出一种不可燃的电解液，并开发出仅允许必要元素通过的氧原子渗透膜。

测试选取了四种电解液：无质子溶剂、含水电解液、固态电解质和无质子/含水混合电解液。

无质子溶剂的缺点在于不够稳定，常常很快发生分解。但是锂盐具有提升该种化学品稳定性的潜在能力。

含水电解液的难度更大，因为它太容易和锂单质发生反应。对此，研究人员开发了玻璃陶瓷材料，传导锂原子的同时，试图将溶剂区分在外，但是该材料易碎，且电阻值不理想。

他们还评估了多孔金属、碳电极和具有优良导电性以及高强度的石墨烯材料。

好在，只要上面几种技术中哪怕只有一种证实可行，那么车用电池的理论能量密度就能提高到11700Wh/kg，基本达到汽油13000Wh/kg的水平。

虽然实际能量密度会比理论值降低许多，但是也足够让电动汽车的续航里程达到和传统汽车相同的数量级了。