锂-空气电池的时代会到来吗？

设计的共同特征是一个由锂导电膜连接的两部分（一部分是水，一部分是aproTIc）。当阴极与水面接触时，阳极与非质子端毗邻。锂导电陶瓷通常被用作连接两个电解质的薄膜。

固态锂-空气电池：

目前的固态锂-空气电池使用锂做负极，陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷作为电解质，多孔碳作为正极。阳极和阴极通常由聚合物-陶瓷复合材料分离，在阳极上加强电荷转移，并将阴极与电解液结合在一起。聚合物陶瓷复合材料降低了整体阻抗。固态电池设计增强了安全性从而消除了点火破裂的可能性，但缺点是大多数玻璃陶瓷电解质的导电性低。

锂-空气电池的优势与缺陷？

锂-空气电池应用到汽车领域的理念，早于1970年就被提出，但受当时材料技术发展所限，一直未能深入研究，至今也尚未实现商业化应用。随着电动汽车产业的发展以及材料科学技术的提升，锂-空气电池也开始备受关注，原因之一是其理论比能量很高。对锂和氧（空气中）进行配比，理论上可以使电化学电池具有最高的能量。事实上，非水体系锂空气电池的理论能量约12kWh/Kg，这相当于汽油的理论能量（13kWh/Kg），远远高出锌空气电池、锂离子电池、锂硫电池等（如图3所示）。而实践中，每块锂-空气电池的特定能量也达到了1.7kWh/kg，这比一块商业锂离子电池要大5倍，足以运行一辆2吨的全电动汽车（FEV），只需使用60公斤的电池就可以行驶500公里。

锂-空气电池的另一个重大优势就是正极的活性物质氧气是直接来源于周围空气，因而是取之不尽用之不竭的，并且不需要储存在电池内部，这样既降低了成本又减轻了电池的重量，电池的能量密度完全取决于金属锂一侧。而在电池的充放电全过程中，不会产生对环境有害的物质，完全是零污染的绿色过程。

然而，细心的读者应该注意到了，在所谓的"（金属）锂-空气（氧气）电池"的工作环境下，实际起到功能作用的是空气中的氧气。因此，并非如名字般美好，锂-空气电池对工作环境还是有一定的要求。因此锂-空气电池还有很多问题没有得到解决：大气中H2O、CO2的影响所产生的副反应，放电生成物析出导致空气回路的堵塞，大的充放电过电压导致的催化剂问题，以及空气电极炭集流体的腐蚀等。更有研究表明大气中的氮气也不甘寂寞的参与进此反应。

同时，Li2O2析出反应的抑制直接关系到电池的放电容量，关于Li2O2析出的另一个问题是充电时过电压较大，这不仅关系到能量的转换效率，还会引起Li2O2析出载体炭的氧化等新问题。

锂离子与氧气共存的条件下，碳材料的电位升高，生成碳酸锂，过高的电压有可能导致电解液分解，因此对空气电极有各种讨论。普遍认为，锂-空气电池正极的结构、组成和空气催化剂的催化活性对电池比容量与循环性能有重要的影响，如Bruce等研究小组报道α-MnO2的纳米线与碳进行复合，具有高的可逆性。

未来

随着石油、煤炭等能源的日渐匮乏以及环境污染的日益加重，发展高效清洁能源势在必行，而锂-空气电池优越的理论性能毋庸置疑会使其成为科研和商业应用领域关注的重点。目前各种类别的锂-空气电池都有各自的优缺点，无论是因液相电解液挥发还是多孔碳电极材料传导催化效能而影响到电池性能，锂-空气电池想要实现商业应用，找到具有竞争力的市场定位，都必须解决循环寿命、能量效率、空气过滤膜、金属锂防护等关键问题。相关领域的科研工作者们也在不断努力，共同推动锂-空气电池实现实际应用。与传统的金属空气电池相比，锂-空气电池具有更小的体积、更轻的重量、更高的工作电压、更高的比能特性，因而在军事、野外、电动汽车、水上等领域都有广阔的应用前景。