付承华 费新坤

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉 430064）

1 引言

随着未来人们对能源特别是清洁能源的不断需求，各国都在投入大量人力财力研发可替代能源，而以高比能、无污染著称的金属空(氧)气电池将被寄予厚望，其中锌(氧)空电池已商业化，就性能而言，锂空(氧)气电池的性能则是此类电池中的佼佼者。锂空(氧)气电池理论比能超过5000 Wh/kg（产物为 LiOH）；产物为过氧化锂(Li2O2)时，比能高达11000 Wh/kg，可与碳氢燃料电池匹敌，远高于比能为400 Wh/kg的锂离子电池(图 1[1])。

2 锂空(氧)气电池的基本原理

锂极易与水发生反应，因而，锂空(氧)气电池一般采用有机电解液或其他措施避免金属锂与水的直接接触。放电时，阳极的锂释放电子后成为Li+，Li+穿过电解质材料，在阴极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂(Li2O)或者 Li2O2，并滞留在阴极。如果生成的 Li2O或 Li2O2不能溶于电解质中或及时地排除，空气阴极的空隙将被其堵塞，造成放电的终止。

图1 几种常见电池的比能

3 基础研究进展

由于锂空(氧)气电池与传统金属空气(如锌空(氧)气电池)的差异性，锂空(氧)气电池的研究重点集中在电解质上。锂空(氧)气电池按电解质的种类可分为非水电解质和含水电解质。早期的研究基本为非水电解质，这类电解质一般具有较高的离子传导率，同时使用纯氧或干燥的空气，保护锂电极不受空气中水蒸气的影响。

1996年，Abraham等人[2]首次报道了基于凝胶聚合物（PAN-PVDF），同时添加有机溶剂和锂盐的聚合物电解质锂氧气电池。……