王娜，林鸿鹏，方新荣，宋晓娜，刘元刚，武俊伟

( 1.东莞市迈科新能源有限公司，广东 东莞 523800；2.天津科技工作者创新创业服务中心，天津300041；3.哈尔滨工业大学(深圳) 材料科学与工程学院， 深圳 518101)

1 前言

不同于传统的“摇椅式”锂离子电池，基于电化学过程中的氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)，金属空气电池可以实现可逆的充放电过程。由于空气及活性物质(氧气)并不储存在电池内部，而是来自于外界，因而金属空气电池具有极高的理论能量密度，其中锂空气电池是最具潜力成为下一代高能量密度的储能系统。在考虑O2质量的条件下，锂空气电池理论能量密度为5210Wh/kg (不包括氧气条件下能量密度高达11680Wh/kg)，比传统锂离子电池能量密度高出5-10倍[1]，是目前所有可充电电池体系中理论能量密度最高的。如图1-1所示为不同电池体系实际能量密度及相应电动汽车续航里程和能源单价对比图[2]，可见在所有的储能体系中，锂空气电池在理论上可以实现电动汽车接近现有燃油汽车的续航里程数(500km～600km)。基于此，锂空气电池入选了IBM公司“电池500项目”，并由此受到全世界科技工作者的广泛研究。

图1-1 不同电池体系实际能量密度及相应电动汽车续航里程和价格对比[2]Fig.1-1 Comparison of range and price for different battery system energy density and its corresponding electric vehicle[2]

2 锂空气电池概述

2.1 锂空气电池结构与基本原理

最早在1976年有Lockheed的研究人员提出了锂空气电池的概念，整个体系包括金属锂负极、空气(或氧气)正极、以及碱性水溶液电解液。该体系电池的一个严重问题就是金属锂会与水溶液剧烈反应。……