锂空气电池和锂离子电池有什么区别

来源：维多利亚3308  日期：2019-05-14 09:11  浏览量：次

　　锂空气电池和锂离子电池有什么区别？当下锂离子电池研究热点主要是围绕锂空气电池和锂硫电池展开。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其阴极（以多孔碳为主）很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。本文维多利亚3308小编就来聊聊两者的区别。

　　锂空气电池和锂离子电池有什么区别？

　　锂离子电池

　　在锂离子电池中，负极为碳，正极为不同过渡金属氧化物，如钴、锰、铁等。二者均浸润于溶解有锂盐的电解液中。充电时，锂离子从正极(阴极)移动到负极(阳极)多孔碳上，嵌入碳材料中，外部电流从负极流到正极(电子从正极移动到负极)，形成闭合回路;放电时，锂离子从负极脱嵌，回归正极，外部电流从正极流向负极(电子从负极移动到正极)。最终电池的容量大小取决于有多少材料能够容纳锂离子，即由电极的体积与质量决定。

　　锂离子电池原理

　　当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

　　同样道理，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

　　不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

　　锂空气电池

　　锂空气电池是一种用锂作负极，以空气中的氧气作为正极反应物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其阴极（以多孔碳为主）很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。

　　与锂离子电池需要锂的化合物和石墨做电极不同，锂空气电池可以直接使用锂金属单质（Li）和空气中的氧气（O2）作为电极。在最理想的情况下，电池放电时，由氧气氧化锂单质生成过氧化锂（Li2O2），在外电路中产生电流；充电时再由过氧化锂分解成锂和氧气。全过程无需其它质量较大的元素参与，而阴极甚至可以直接使用重量和成本都可以忽略不计的空气！

　　因此，锂空气电池可以实现比锂离子电池高得多的能量密度。事实上，由于锂是元素周期表中相对原子质量最轻的金属元素，而氧气则来自空气中，锂空气电池拥有着电化学电池中最高的理论能量密度——换句话说，单位质量的锂空气电池可以储存并释放的能量，要比所有其它电化学储能介质都要多。

　　非液态的锂-空气电池的理论能量密度可达12kWh/kg，是现有锂离子电池的5~10倍，几乎可以与汽油的约13kWh/kg相媲美。如果锂空气电池可以最终走向市场，电动汽车也将拥有和汽油车同样级别的续航里程，将会彻底打破由于锂离子电池能量密度过低而导致的续航里程瓶颈，对于清洁能源未来的发展有着重要的意义。

　　锂空气电池工作原理

　　锂空气电池的概念最早由Lockheed提出，电解液为碱性水溶液。氧气在空气电极上发生氧还原反应，形成氢氧化物。其放电反应方程为：

　　4Li+O2+2H2O→4LiOH（1-1）

　　放电过程中Li、H2O和O2被消耗，在Li表面生成了一层保护膜而阻碍电化学反应的快速进行。在开路或低功率的状态下，Li的自放电率很高，并伴随着Li的腐蚀反应：

　　Li+H2O→LiOH+1/2H2（1-2）

　　在水系电解液中，金属Li极易和水反应，因此对锂离子隔膜的阻水性有很高要求，目前还没有商业化的产品。综合考虑实用性和安全性，水系锂空气电池并非最终实际应用的首选。

　　文末总结：以上就是锂空气电池和锂离子电池的区别，锂电池经历了快速发展，其中以锂离子电池为代表的二次电池体系成为了各种小型便携电子设备的动力来源，极大的推动了电子产品的发展。目前锂空气电池和锂硫电池研究还处于研发阶段，除了电池正极材料的比容量和稳定性需要进一步提高外，电池安全性等关键问题也亟待解决。