高能量的Li/O2空氣電池

全球正在致力于可再生能源的利用和發(fā)展。而使能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（如電池）能夠存儲和提供高的能量和功率密度是主要研究方向之一。雖然氧化還原液流電池已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在固定電站上，但是仍需要大幅度地提高其電力性能并降低成本。提出了一種全新的電池概念，即使用半固體可流動的陰極電解液Li/O2電池。目前，鋰電池仍然是市場上性能最好的電池，而鋰電池和氧化還原液流電池的組合即Li/O2電池，其能量傳遞效率明顯高于鋰電池，具有很好的發(fā)展前景。

所提出的Li/O2電池具有高的能量密度和靈活性。該電池的氧化還原反應(yīng)主要發(fā)生在多孔集電器進料時陰極電解液分散的碳粒子上。該過程避免了因反應(yīng)產(chǎn)物沉積而引起陰極集電器的堵塞，從而使得放電更順利地結(jié)束。此外，該電池還具有以下優(yōu)點：①所使用的催化劑和介質(zhì)的成本低；②氧化還原反應(yīng)后排放物所需的儲罐體積小；③放電容量僅取決于O2的濃度以及陰極電解液中陽性離子的含量。

未來需要開發(fā)出高性能的陽極，以充分利用半固體可流動陰極容量響應(yīng)快的優(yōu)點。鋰金屬限制了高放電電流下的面積容量密度和電池響應(yīng)速率。陰極電解液和多孔集電器的陽性離子含量限制了特定能量功率下的液體體積值。因此，可以通過改變多孔集電器的設(shè)計參數(shù)來優(yōu)化陰極室。此外，可以通過陰極電解液和陽極組件的良好配置降低商業(yè)成本。研究了在比容量和穩(wěn)定性方面優(yōu)于碳材料的新型陰極材料。此外，新型電解質(zhì)（如離子液體）可以提高能量循環(huán)性能，但新型材料為滿足電極要求所需的面積非常大，并不理想，無法為實際設(shè)備供電。因此，開發(fā)半固體陰極電解質(zhì)電池將是Li/O2電池性能提高的重要策略。

刊名：Electrochimica Acta（英）

刊期：2016年第206期

作者：Ruggeri Irene et al

編譯：陳少帥