隨著新能源汽車、移動電子裝置以及能源儲存產品的不斷髮展,對新型能源的需求日益擴大,對電化學能量轉換和儲存裝置的使用壽命、能量密度以及能量轉換效率的要求已提升到了新的高度。而鋰空氣電池(LAB)具有超高的比能量密度(11.4kWh·kg-1),幾乎可媲美於汽油,因而受到了汽車行業的關注。
然而,鋰空氣電池(LAB)目前還在存在很多的關鍵性問題亟待解決,其中以正極上的反應動力學問題最為關鍵。由於正極的放電產物為固態的Li2O2,且具有絕緣性,導致正極反應動力學緩慢,從而引發了能量密度偏低、迴圈壽命短、倍率效能差、能量效率低等系列問題。在正極上負載高效能的催化劑是改善正極氧還原反應(ORR)和氧析出反應(OER)的有效途徑,負載催化劑可以促進ORR和OER反應動力學,進而提升電池的能量密度、迴圈壽命、倍率效能和能量效率等效能指標。
實驗資料顯示,在室溫下執行時,這種電池的重量能量密度為500 Wh/kg,約為目前鋰離子電池的兩倍。可以說,就能量密度和迴圈次數而言,其表現非常卓越。如果這種新開發的能源應用於電動汽車上,當然能夠明顯提升續航里程。
理想很豐滿,現實很骨感。目前Li-O2電池依舊只能在實驗室中進行充放電實驗,而不能大規模商業化應用,科學家們分析主要是因為:1、正極材料,催化劑都不能實現長效,大倍率的充放電過程。2、開放體系的電解液暴露在外,多數有機溶劑是有毒且易揮發的。試想,沒人願意用手機的時候到處流淌著電解液吧。
從鋰電誕生到應用才短短的幾十年,科學技術一直在進步,然而電池產業已經逐漸替代化石能源,尤其是動力電源與3C裝置對鋰離子電池有著源源不斷的需求。我相信不久的將來,在各方面效能和成本都達到一個可以接受的範圍時,Li-O2電池將會完全改變能源產業的發展。而那時,Li-O2電池會像現在的鋰電一樣,改變生活,改寫歷史。