根据我目前所看的少许文献,结合自己的理解,锂空气电池发展的主要障碍,我认为有以下几个方面:(如有错误,请前辈们斧正!

一、正极的问题:
先说个题外话——
想想锂空气电池虽然是个概念性的“电池”,但是它却成为科(yu)研(le)界认定的未来取代锂离子电池的新(xue)宠(tou)?
原因很简单——锂离子电池跟锂空气电池的difference就是原因所在了——正极不同。
锂空气电池就是想要在正极上做(fa)改(wen)进(zhang)——空气电极带来的超(che)高(dan)的理论能量密度——但它与此同时,带来了很多需要解决的问题:
1. 对于有机体系:
1.1目前在正极上的反应,即使按照理想状态的生成Li2O2,其正极材料目前使用较多的多孔材料也可能被堵塞,以至于放电不完全,最终导致远不能达到理论的能量密度;
1.2目前研究的锂空气电池,即使是输入纯O2的情况下,仍然不能保证真正完全只生成Li2O2产物,其实是生成的产物中,含有不少的Li2O,这对于锂空气电池的循环寿命来说,有一个不小的消极影响;
1.3目前的研究发展,还没有很好地解释或者说让人们理解,正极材料的孔径和孔径分布对放电过程的ORR和充电过程的OER有什么影响——即机理都尚未探明;
1.4目前的研究还几本处于输入纯O2的研究阶段,倘若输入的是空气,那么空气中的其他成分,将对正极材料带来目前不可知的影响,特别是水蒸气的影响。
2.对于水体系:
由于水体系的在正极的反应机理相对有机体系来说已经有较多的研究,基本已经探明OER和ORR在水体系中的反应机理,但这并不意味着水体系的正极问题就不大。
2.1关于正极在放电过程中,产物Li2O2溶于体系导致体系PH上升的问题;
2.2关于正极在放电过程中,产物Li2O2溶于体系至饱和,导致放电不充分的问题;
2.3关于正极在充电过程中,体系中只含有限量的水时,OER将会较难进行的问题。

二、负极的问题:
负极最主要的问题就是Li是一个比较活泼的金属,如何避免Li跟电解液(或者电解质)发生反应是最具有意义的主要矛盾。
所谓的枝晶,其本质还是一个负极跟电解液接触甚至跟正极接触的发生反应的问题。

三、电解液的问题:
1.无论是有机体系还是水体系,只要是液相的电解质体系,就会存在一个挥发问题;
2.有机体系的电解液还存在与电极材料发生反应以至于decompose掉的问题。
以上两个问题都直接关系到锂空气电池的循环寿命。

嗯….目前看文献还比较少,我了解和理解的暂时还比较少,甚至比较粗浅,不过希望能题主带来一些帮助吧。希望后面有大神前辈补充和斧正~

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:知乎用户(登录查看详情)

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延伸阅读:
锂电池、锂离子电池和锂聚合物电池有什么区别?
空气锂离子电池的工作原理是什么?

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