近年，作為一種新型電池，以鋰空氣電池為代表的金屬空氣電池(以下，在不引起混亂的前提下，簡(jiǎn)稱(chēng)為空氣電池)，越來(lái)越多地獲得研發(fā)人員和市場(chǎng)相關(guān)者的矚目。

其原因在于：如果這種電池能過(guò)研發(fā)成功，將大幅度提高車(chē)載電池的性能，使電動(dòng)車(chē)的續(xù)航能力達(dá)到或超過(guò)現(xiàn)有汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)的水準(zhǔn)。

如果空氣電池的研究能夠取得突破，在與內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力車(chē)以及燃料電池車(chē)的續(xù)航歷程競(jìng)爭(zhēng)中，目前處于劣勢(shì)的電動(dòng)車(chē)將會(huì)脫穎而出。而空氣電池將會(huì)取代目前主流的鋰離子電池，一舉登上霸主地位。

本文將對(duì)目前車(chē)載蓄電池的問(wèn)題，以及空氣電池的發(fā)展作一概述。

1.鋰離子電池的問(wèn)題

1.1鋰離子電池所帶來(lái)的不安

在波音公司新型大型客機(jī)Boeing787多次發(fā)生與蓄電池相關(guān)的事故后，世界各國(guó)對(duì)鋰離子電池的安全性更加重視。

經(jīng)常乘飛機(jī)的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)：以前在辦理登機(jī)手續(xù)和進(jìn)行安檢時(shí)，要求乘客放在托運(yùn)行李中的電腦、充電寶、游戲機(jī)等電器產(chǎn)品，現(xiàn)在被要求放在手提行李中了。

也許沒(méi)有多少人能注意到：這些電器產(chǎn)品中有很多都是使用鋰離子電池的。

雖然對(duì)此沒(méi)有哪家特種公司給出明確的說(shuō)法，但原因恐怕有以下兩方面：一方面，放在托運(yùn)行李中可能會(huì)因碰撞而發(fā)生燃燒；另一方面，認(rèn)為鋰離子電池有著火的可能，而將其放在目所能及之處，以便能夠及時(shí)對(duì)應(yīng)這種思路恐怕是原因之一。不管是什么原因，鋰離子電池容易起火燃燒已經(jīng)成為人們的共識(shí)。

在信息泛濫的現(xiàn)代社會(huì)，小到手機(jī)在充電、使用中著火，大到飛機(jī)因電池原因而停飛。與鋰離子電池的可靠性相關(guān)的資訊源源不斷。

在一定程度上這些信息表明：目前的鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)走入了某種技術(shù)上的瓶頸，需要人們重新考慮鋰離子電池的定位問(wèn)題。

1.2鋰離子電池問(wèn)題的根源

大家知道：和以前在家庭中廣泛使用的鎳鎘、鎳氫電池以及在交通工具中使用的鉛酸電池相比，鋰離子電池具有很多的優(yōu)勢(shì)。

最大的優(yōu)勢(shì)，就是鋰離子電池的單位能量密度很高。鋰離子電池的標(biāo)稱(chēng)電壓(NominalVoltage)為3.6伏特，同時(shí)體積小、重量輕，非常適用于對(duì)于重量較為敏感的電動(dòng)車(chē)。

與上述優(yōu)點(diǎn)相對(duì)的，是鋰離子電池同樣是一種不安定的能量載體。

如果鋰離子電池處于空電狀態(tài)(即電池中電量接近零的狀態(tài))時(shí)，電池的正負(fù)極分別是鈷酸鋰(LiCoO2)和石墨。這兩種物質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，所以電池一般不容易出現(xiàn)燃燒和爆炸現(xiàn)象。

而當(dāng)鋰離子電池處于充滿(mǎn)電的狀態(tài)時(shí)，其陽(yáng)極材料成分主要是脫鋰狀態(tài)的鈷酸鋰(Li0.5CoO2)，陰極材料成分是嵌鋰碳(LiC6)。鈷酸鋰在高溫下會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)釋放氧氣，而嵌鋰碳的化學(xué)反應(yīng)活性基本上與金屬鋰相近。所以如果電池發(fā)生故障，產(chǎn)生高溫并燃燒，那基本上就相當(dāng)于金屬鋰在富氧環(huán)境中燃燒一樣了！

除鋰離子電池的電極材料本身不安定之外，鋰離子電池所使用的電解液，也是造成電池發(fā)生著火事故的元兇。

目前人類(lèi)在日常生活中所接觸到的化合物液體，從種類(lèi)上分只有兩種：一種是無(wú)機(jī)化合物的水溶液，比如酸、堿、鹽等的溶液；另一種是液體有機(jī)物，如苯、烷、乙醇等。由于水的理論分解電壓僅為1.23V，所以以水溶液為電解液體系的蓄電池最高電壓只能達(dá)到2.0V左右。因此，在選擇電池的電解液時(shí)，為保證鋰離子電池具有足夠高的輸出電壓，在電池中使用的電解液多為分解電壓較高的有機(jī)溶液。

但是，很多的有機(jī)電解液氣其蒸汽壓較低，當(dāng)電池升溫到一定程度就會(huì)揮發(fā)。如果揮發(fā)出的氣體具有燃燒性質(zhì)，則很容易起火。

鋰離子電池受陽(yáng)極和陰極材料的限制，充放電容量有限。所以如欲增加電池容量，必須將復(fù)數(shù)個(gè)電池組合在一起使用。由此而帶來(lái)的問(wèn)題，就是電池整體重量過(guò)大、個(gè)別電池的性能差異會(huì)影響到整個(gè)電池組的性能。

所以，不論是從安全性的角度出發(fā)，還是為了防止因過(guò)度充放電而帶來(lái)的鋰離電池的性能劣化，都需要在電池組中設(shè)置對(duì)每個(gè)電池單元進(jìn)行電壓和溫度狀態(tài)監(jiān)視的機(jī)制。同時(shí)，考慮到監(jiān)視系統(tǒng)本身也有可能出現(xiàn)故障，還需要有檢測(cè)該系統(tǒng)工作狀態(tài)的獨(dú)立系統(tǒng)。這樣自然就造成了鋰離子電池高價(jià)格狀態(tài)。

另外，從地殼的豐度看，鋰屬于稀有金屬。目前在國(guó)際上只有包括我國(guó)在內(nèi)的有限的幾個(gè)國(guó)家能夠出產(chǎn)。所以對(duì)很多國(guó)家來(lái)說(shuō)，從資源戰(zhàn)略的角度看，金屬鋰并不是一種理想的物質(zhì)。

綜上所述，作為目前車(chē)載電池主流的鋰離子電池，在經(jīng)過(guò)廣泛地應(yīng)用后，特別是在與其他動(dòng)力形式的競(jìng)爭(zhēng)中，逐漸地顯現(xiàn)出其技術(shù)上和原理上的限界。電池行業(yè)必須要有化學(xué)體系的重大突破，或者在電池構(gòu)造方面另辟蹊徑，才能滿(mǎn)足整個(gè)社會(huì)不斷增長(zhǎng)的對(duì)大容量電池的需求。在這種狀況下，空氣電池這種具有獨(dú)特構(gòu)造的能量載體再次進(jìn)入研究人員的視野。