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锂空气电池的充电和放电时的反应式介绍

2022.9.04

  放电时电极反应如下:

  (1)负极反应(Li→Li++e-)

  金属锂以锂离子(Li+)的形式溶于有机电解液,电子供应给导线。溶解的锂离子(Li+)穿过固体电解质移到正极的水性电解液中。

  (2)正极反应(O2+2H2O+4e-→4OH-)

  通过导线供应电子,空气中的氧气和水在微细化碳表面发生反应后生成氢氧根离子(OH-)。在正极的水性电解液中与锂离子(Li+)结合生成水溶性的氢氧化锂(LiOH)。

  充电时电极反应如下:

  (1)负极反应(Li++e-→Li)

  通过导线供应电子,锂离子(Li+)由正极的水性电解液穿过固体电解质到达负极表面,在负极表面发生反应生成金属锂。

  (2)正极反应(4OH-→O2+2H2O+4e-)

  反应生成氧。产生的电子供应给导线。

  使用了此次新开发的碱性水性电解质凝胶的锂空气电池在空气中以0.1A/g的放电率放电时,放电容量约为9000mAh/g。另外,充电容量也约达到9600mAh/g。与此前报道的原锂空气电池的容量(700~3000mAh/g)相比,放电容量大幅提高。而使用碱性水溶液代替碱性水溶性凝胶后,在空气中以0.1A/g的放电率放电时,可连续放电20天,放电容量约为50000mAh/g。

  新的锂空气电池没电时也无需充电,只需更换正极的水性电解液,通过卡盒等方式更换负极的金属锂就可以连续使用。这是一种新型燃料电池,名为“金属锂燃料电池”。理论上30kg金属锂释放的能量与40L汽油释放的能量基本相同。如果从用过的水性电解液中回收空气极生成的氢氧化锂(LiOH),很容易重新生成金属锂,可作为燃料进行再利用。

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