目前鋰(li)空氣電池(chi)主(zhu)要有(you)有(you)機水混合體系(xi)鋰(li)空氣電池(chi)和固(gu)態體系(xi)鋰(li)空氣電池(chi)這兩大類(lei)，它們有(you)各自的優勢特點。

1、有(you)機水混合(he)體(ti)系鋰空氣電池

在有(you)(you)(you)機(ji)水(shui)(shui)(shui)混(hun)合體(ti)系中，金(jin)屬鋰電(dian)(dian)極一(yi)側為有(you)(you)(you)機(ji)，空氣電(dian)(dian)極一(yi)側為水(shui)(shui)(shui)相(xiang)電(dian)(dian)解(jie)液。通(tong)過反(fan)應可知，放電(dian)(dian)反(fan)應的(de)(de)(de)產物(wu)具(ju)有(you)(you)(you)很好(hao)的(de)(de)(de)溶解(jie)性(xing)，不存在電(dian)(dian)極堵塞的(de)(de)(de)問(wen)題。對(dui)于有(you)(you)(you)機(ji)-水(shui)(shui)(shui)混(hun)合鋰-空氣電(dian)(dian)池，其最關(guan)(guan)鍵的(de)(de)(de)問(wen)題在于要(yao)(yao)完(wan)全(quan)消除金(jin)屬鋰與(yu)(yu)(yu)H。0、0。之(zhi)間的(de)(de)(de)反(fan)應，就是要(yao)(yao)尋找合適的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)相(xiang)與(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)相(xiang)的(de)(de)(de)隔膜(mo)，該隔膜(mo)需要(yao)(yao)具(ju)有(you)(you)(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)室溫Li*導通(tong)性(xing)，要(yao)(yao)能很好(hao)地阻止H_0與(yu)(yu)(yu)0。通(tong)過，對(dui)有(you)(you)(you)機(ji)與(yu)(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)相(xiang)電(dian)(dian)解(jie)液均(jun)具(ju)有(you)(you)(you)極好(hao)的(de)(de)(de)抗化學腐蝕性(xing)，此外還需具(ju)備高(gao)的(de)(de)(de)機(ji)械強度。目前有(you)(you)(you)機(ji)-水(shui)(shui)(shui)混(hun)合體(ti)系的(de)(de)(de)相(xiang)關(guan)(guan)研究工作主(zhu)要(yao)(yao)使用超級鋰離子導通(tong)玻璃膜(mo)（Lithium Super-Ionic Conductor Glass Film，簡稱LISICON）作為隔膜(mo)。

研究發現利用LISICON作為隔膜，將具有很高氧氣擴散速率的多孔空氣電極引入到有機-水混合體系中，發展出了Lil有機電解液|LISICON 膜|10mL 1mo1/L KOH|Mng0，為結構的鋰空氣電池，使用廉價的Mn304代替Pt作為催化劑，利用Mna0活性碳復合材料作為電池的空氣電極，該電池可以連續放電500h，根據碳、膠粘劑以及催化劑的總重計算得空氣電極的比容量達到50000mAh/g，是目前所有鋰空氣電池報道的最高值。對該體系，研究員還提出了通過回收LiOH溶液提煉金屬鋰，從而實現鋰循環利用的理念。在0.5mA/cm2電流密度下，該電池的放電電壓約為3.1V，充電電壓約為3.8V，充放電電壓差約為0.7V，遠小于有機體系的平臺電壓差。最近研究發現利用金屬Cu腐蝕的機制，通過Cu與Cu₂0之間的循環，來催化0₂還原反應。在含有空氣的水溶液中，通常Cu將發生如下腐蝕反應：2Cu+0.50₂→Cu20，如果Cu表面生成的Cu20能夠從外電路得到電子，Cu20又將被還原成Cu，反應為：Cu20+H20+2e-1→2Cu+202以上兩反應的總反應即為：0.502+H20+2e-1-20H^–這就是02在Cu表面(mian)的電化(hua)學還原過程。該思路為鋰電池(chi)、燃料電池(chi)以及金屬(shu)腐蝕(shi)領域提(ti)供了一個(ge)新的研究方向。

2、固態體(ti)系鋰空氣電池(chi)

固態電池一直是鋰離子電池領域的一個研究熱點。研究固態、可充電、長循環壽命的鋰空氣電池。該電池由金屬鋰作為負極，通過玻璃-陶瓷（GC）與聚合物-陶瓷材料碾壓制備的高鋰離子導通的固態電解液膜作為隔膜，高比表面積碳與離子導通的GC粉末混合所制備的固態復合材料為空氣電極。GC固體電解液膜具有很好的鋰離子電導率（30℃時大約為10^-2S.m^–l）PC膜(mo)可(ke)以(yi)(yi)降低電(dian)池的阻(zu)抗，增(zeng)強負極(ji)上(shang)的電(dian)荷(he)傳輸能力(li)，并且可(ke)以(yi)(yi)將負極(ji)與(yu)GC膜(mo)進行很好的電(dian)化學連(lian)接。利用(yong)A1箔包(bao)覆(fu)在金屬鋰的表面(mian)，一(yi)方面(mian)可(ke)以(yi)(yi)保護鋰，同時可(ke)以(yi)(yi)保證電(dian)池的阻(zu)抗穩定。

充放(fang)電(dian)(dian)過程中，電(dian)(dian)池(chi)(chi)具有低的(de)(de)極(ji)化，其充、放(fang)電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓(ya)可逆性較好(hao)。通過進一(yi)步系(xi)統的(de)(de)研究，鋰空氣(qi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)在實(shi)際應(ying)用(yong)時(shi)的(de)(de)比能量將可以(yi)超過1000Wh/kg。最近，利用(yong)氮摻(chan)(chan)雜(za)的(de)(de)高比表面積碳作為固態(tai)鋰空氣(qi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)正極(ji)，電(dian)(dian)化學測試結果(guo)表明，其放(fang)電(dian)(dian)容量是未進行氮摻(chan)(chan)雜(za)的(de)(de)碳所組(zu)裝電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)兩(liang)倍。

金(jin)(jin)屬(shu)鋰(li)在(zai)循(xun)環(huan)過(guo)程中的枝晶問題一直制約著其實際使用(yong)。人造鋰(li)離子導(dao)通(tong)防護層的使用(yong)可以減少枝晶的形成，因此，高(gao)性能金(jin)(jin)屬(shu)鋰(li)防護層的研(yan)發對于未(wei)來鋰(li)空(kong)氣(qi)電池的實際應用(yong)至關重要。

循環性能、能量效(xiao)率、空(kong)氣過濾膜、高性能的(de)(de)LISICON膜、金屬鋰的(de)(de)防護(hu)是鋰-空(kong)氣電(dian)池(chi)體系的(de)(de)關鍵科學問題。以上這(zhe)些(xie)問題的(de)(de)解(jie)決(jue)，將會推動鋰空(kong)氣電(dian)池(chi)走向實際(ji)的(de)(de)應用。