电化学储能技术面临何种挑战？-第3页-北极星输配电网

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锂—空气电池以金属锂为负极，空气中的氧为正极活性物质，通过锂与氧之间的电化学反应，实现电能与化学能的相互转化。该电池理论能量密度可达约3500 Wh/kg，为锂离子电池的10倍，与汽油接近。着眼于锂—空气电池的潜在应用前景，世界各国纷纷开展相关研究工作。IBM公司一直致力于“电池500”项目，期望实现电动汽车一次充电续航500 英里的目标;而日本的旭化成等企业的加入将推动隔膜与电解液的研究。

锂—空气电池并非全新概念，其最早由洛克希德公司研究人员于1976年提出。1996年，Abraham等人提出有机电解液体系，开创了锂—空气电池研究新局面。目前，锂—空气电池的研究主要集中于正极，其直接决定了电池的各项性能指标。能量密度方面，最具代表性的便是石墨烯类材料。美国西北太平洋(601099,股吧)国家实验室的研究人员，制备了一种具有气泡式结构的分层石墨烯材料，实现了约15000 mAh/g的放电比容量，远超现有锂离子电池。

然而，锂—空气电池充放电过程中生成的含氧中间态产物会与碳材料、电解液等发生化学反应，导致大量副产物的生成(如碳酸锂等)，极大地影响了电池的循环过程，是制约其发展的瓶颈问题。Bruce等人将多孔金和碳化钛用于正极，可有效抑制副反应，100次循环容量保持率大于95%。

高能量密度是锂—空气电池的主要优势，而循环稳定性是其技术发展的关键和面临的难题。另一方面，金属锂的纯化和锂负极保护与充放电过程中的枝晶抑制，高活性正极催化组分以及选择性透氧膜的开发，电池结构设计集成技术等均是其实用化过程需要有效解决的问题。

(作者系中国科学院大连化学物理研究所研究员)

原标题：电化学储能技术面临的挑战

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