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无磁低温18650 2200
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制约锂氧电池实用化的重要参数是什么?

钜大LARGE  |  点击量:1354次  |  2018年05月16日  

  锂空电池技术一直是受到人们重视的热点技术,其理论能量密度高得到了大家的一致期待,但是该技术的问题和挑战也一直非常多。更有不少业内人士指出:“锂空气电池结合了燃料电池和锂离子电池的缺点”、“反应副反应太多”等一系列问题。在这里,笔者也想基于此文进展和工业界对于电池技术的期望,简单展望一下锂空电池技术的前景。


  增加了保护层,该层实际上是以增大了内阻(增加初始极化)的代价换取了稳定性和循环寿命。因此我们可以看到,在低反应电流的条件下,第一周循环的极化电压差较大(0.88V),而随着循环进行体系性能进一步发生了衰减,50周后为1.3V,550周后为1.62V。对比之下,在小电流下商用的锂离子电池常常只有0.1V左右的过电势,仍然可以明显说明锂空电池技术距离实用化的距离。


  锂空电池这样大的极化对应到的能量转化效率实际上只有60~70%,这对于实际使用来说还是一个非常难以接受的数据,对于动力电池方面尤其如此。另外,与很多纳米相关的研究方向一样,锂空电池的研究成果对于体积比能量(Wh/L)的报道也很少,而这一参数对于动力电池领域也是一个至关重要的参数。在此再次援引JEFFDAHN教授的报告中的内容,其指出锂空电池的理论体积比能量是3400Wh/L(大约是锂离子电池的三倍),因此在这方面虽然有优势,但是并不如想像那么大。而如果考虑到锂负极应用时需要的锂过量,可能优势就更小了。因此锂空技术的实用化,也需要锂金属电极技术的进步。

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  锂空与锂离子电池的体积比能量对比(理论值),摘自JeffDahn的报告《ElectricallyRechargeableMetal-airBatteriesComparedtoAdvancedLithium-ionBatteries》


  另外在该文中,似乎完全没有提及质量比能量(单位Wh/kg)。要知道做锂空,我们“图的”就是高比能量——因为锂空的其它性能其实并不理想。因此我们也非常期望作者能有进一步的工作放出,给我们这方面的信息和指导。另外,二次锂空电池的成功使用仍然不能摆脱对于合适的ORR/OER的催化剂的依赖,而能找到能同时胜任这两个功能的材料就更是困难。


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