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锂空气电池具有比锂离子电池更高的理论能量密度(3582 Wh kg−1)，和锂硫电池一同被视为锂离子电池的有力接班人，也是电动汽车领域发展的重要技术储备和战略支撑。
表1. 各种电池性能对比
Peter G. Bruce et al. Li–O2and Li–S batteries with high energy storage. Nature Materials 2012, 11, 19–29.
然而，锂空气电池中的复杂化学反应涉及到一系列副反应和寄生反应，并由于电池活性组分——空气中氧气的稀薄，以及空气中CO2、N2、水蒸气的存在，而使得副反应加剧，从而导致实际能量密度较低，使用寿命也较短，电池应用仅限于纯氧体系(锂氧电池)。另外，由于需要储存氧气，锂氧电池的体积能量密度难以满足实际需要。
图2. 锂氧电池示意图
有鉴于此，美国伊利诺大学芝加哥校区的Amin Salehi-Khojin课题组和美国阿贡国家实验室的Larry A. Curtiss课题组合作，通过合适的正极、电解液以及保护性负极，发展了一种可在模拟空气环境中稳定工作的长寿命锂空气电池。
图3. 保护性负极
在电池的配置上，研究人员以MoS2作为正极，碳酸锂类材料作为保护性负极，电解液则选择离子液体/二甲基亚砜。 各种材料协同作用，确保这种锂空气电池在模拟的空气环境中(O2、N2、CO2、H2O)可以稳定循环700圈(500 mAh g−1)。
图4. 锂空气电池系统中正极性能
为了抑制锂氧电池在模拟空气中的副反应，研究人员主要采取了以下2种策略：
1)采用Li2CO3/C涂层保护Li负极，该涂层仅允许Li+通过，从而保护负极不和空气中其他物种发生反应。同时，从热力学角度考虑，碳酸锂并不会和水反应形成碳酸氢盐。
2)采用MoS2纳米片作为正极材料，并采用离子液体(EMIM-BF4)和DMSO混合溶剂作为电解质。
同时，DFT计算也表明，这种结构的电池配置，有效地防止了空气中各种副反应的发生。
图5. 理论计算
总之，这项研究为高能量密度锂空气电池投入实际空气环境中使用提供了新的解决方案，并为电动汽车领域的发展带来了新的推动!
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