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汽車鋰空氣電池技術(shù)分析

早在豐田的氫燃料動力電池汽車(MIRAI)問世之前，IBM就推出了自己的汽車鋰空氣電池。早在2009年,IBM提出了Battery500Project,旨在開發(fā)和宣布鋰空氣電池技術(shù),可以保持汽車的射程至少805公里一次基于車載電池的體積和成本控制,這是一個電動汽車的行駛距離與電池相比提高了5倍。

IBM空氣鋰離子電池結(jié)構(gòu)如圖,鋰陽極的金屬板,表層碳陰極,中心有兩層電解質(zhì),這接近的電解質(zhì)鋰金屬板由鋰離子負(fù)責(zé)驗(yàn)收,鋰金屬板釋放和接近碳層的一側(cè)電解質(zhì)負(fù)責(zé)驗(yàn)收的鋰離子滲透更好的碳層。在這兩種電解質(zhì)的中心是屏障膜，防止不同的物質(zhì)層相互滲透和污染。

負(fù)極(鋰金屬)側(cè)使用有機(jī)電解質(zhì)，正極(空氣)側(cè)使用水基電解質(zhì)。在兩種電解質(zhì)之間設(shè)置有僅含鋰離子通過的固體電解質(zhì)膜，將兩種電解質(zhì)分開。這防止了電解質(zhì)混合，并促進(jìn)電池反應(yīng)。

陰極電解液是一種含有鋰鹽的有機(jī)電解液。雖然有機(jī)溶劑不能丟棄，但它們限制了有機(jī)溶劑的使用。該正極為堿性水溶凝膠、微精煉碳和低成本氧化物催化劑組成的水基電解質(zhì)。

在鋰空氣電池中，鋰離子(氫氧化鋰)只是簡單地溶解在水基電解質(zhì)中，而不是通過放電反應(yīng)出現(xiàn)固態(tài)的氧化鋰。當(dāng)空氣電極積聚時，氧化鋰不會停止工作。水和氮不經(jīng)過隔壁的固體電解質(zhì)，所以沒有與負(fù)鋰反應(yīng)的危險(xiǎn)。并且，在充電時，假如配置特殊的正極充電，還可防止導(dǎo)電空氣對電極的腐蝕和老化。