顾 洋,王 朕,吴宏坤,曾晓苑

(昆明理工大学材料科学与工程学院,锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程实验室,云南省先进电池材料重点实验室,云南昆明 650093)

0 前言

目前,能源的供应主要来自煤、石油、天然气等化石燃料。这些能源是不可再生资源,在大量使用中其储备亦日渐枯竭。此外,这些传统能源在使用过程中会排放引起全球变暖等气候变化的温室气体,其衍生的污染物也对环境造成了巨大的破坏。在这种情况下,迫切需要开发高能量密度存储技术。因此,研究人员将目光投向了具有高理论比能量密度的金属-空气电池[1]。其中,锂-空气电池以其超高比能量密度(约为11 400 Wh·kg-1)吸引了很多研究者对之进行大量研究工作,其发展势头非常迅猛。在锂-空气电池中空气阴极是提升电池性能关键,也是目前研究最广泛的一个大方向[2]。因此,本文对锂-空气电池阴极催化剂的发展进行了详细的归纳和总结,为后续的研究工作提供帮助。

1 锂-空气电池阴极催化剂研究进展

1.1 锂-空气电池空气阴极结构

锂-空气电池采用的空气阴极主要由集流体、气体扩散层、催化层组成。在多孔空气电极一侧,氧气会在气-液-固三相界面发生还原反应,生成O2-,再与电解液中的Li+反应,生成难溶的过氧化锂或氧化锂,放电产物堆积在空气电极上,堵塞阴极孔道,阻断氧气传输,导致了放电的终止。通过对锂-空气电池作用机理的分析可知,空气阴极是影响电池性能的关键因素[3]。……