浅析空气电池

近日，广东发改委发布关于进一步明确我省优先发展产业的通知。

在这份通知中，纯电动汽车、固态电池、空气电池、钠硫电池等新体系动力电池研发与制造，燃料电池、氢能设备及其关键零部件制造等作为绿色低碳产品均被划为优先发展产业。

在提到的几种动力电池中，固态电池及燃料电池经常被人们提起，较为熟悉。相对而言，空气电池则较少出现在人们视野中。本文将对空气电池做简单介绍：

空气电池是化学电池的一种。构造原理与干电池相似，所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧。根据阴极材料的不同，空气电池也分为不同种类。目前已知的有镁空气电池、锌空气电池、锂空气电池、铝空气电池等。其中，锂空气电池因其理论能量密度上限达到11000Wh／kg，远超过锂电池目前200＋Wh／kg的实际能量密度，因此被认为是一种非常有潜力的高比容量电池技术。

以锂空气电池为例，锂空气电池主要由阳极、阴极、隔膜几部分组成，金属锂为负极，氧气为正极。反应主要发生在电解液，导电剂（碳）与空气的三相界面。具有上限达到11000Wh／kg的极高理论容量、反应简单、成本低廉等优点。但其缺点则桎梏了其大规模应用推广：一是反应过程很难发生，可逆性差，需要催化剂协助；二是空气电极容易堵塞，衰减严重，倍率性能差；三是电解液容易挥发、分解。此外，由于锂空气电池并非在密闭空间工作，空气中的水蒸气和二氧化碳等气体对锂空气电池亦有极大危害。

国内研究现状

目前，国内企业对锂空气电池展开研究的企业仍旧稀少，主要是研究机构在开展研究工作，譬如中国科学院、中国科学院大学、复旦大学、南京大学、南开大学等。

国外研究现状

近日，美国伊利诺伊大学研究人员研发了多款2D材料，用这些2D材料做锂空气电池的电极催化剂时能够提高电池内部的化学反应速率，使锂空气电池的效率更高、充电能力更强，电池保存能量的能力和提供能量的能力被大大提升了。研究者认为，该新型材料或许能够使电动车的续航里程提升到800公里，彻底解决里程焦虑问题。另有美国科学家在《NATURE》上发文，宣称成功制成了可在类空气气氛中循环超700次的电池，很好的解决了之前很多体系只能与纯氧反应、循环寿命很差（常常只有几十次）的问题。

其他空气电池

在其他种类空气电池方面：韩国蔚山国际科学技术研究所(UlsanNationalInstituteofScienceandTechnology)的研究人员研发了一款铝空气电池，该电池可提高电动汽车续航里程，并且电池组是可更换的，无需慢慢充电；NantEnergy则将率先推动锌空气电池的商业化应用，该公司宣称将蓄电池成本降至100美元/千瓦时以下；印度初创公司——Log9则推出了一款金属空气电池，此种电池技术可将电池能量密度提高十倍，几分钟内将该电池金属更换好后，电动汽车续航里程可超过1000公里。但该电池非常笨重，体积会占据整个汽车后座，因此该公司现正努力缩小其体积，加快商业化推广。