鋰-空氣電池應用到汽車領域的理念，早于1970年就被提出，但受當時材料技術發(fā)展所限，一直未能深入研究，至今也尚未實現(xiàn)商業(yè)化應用。隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及材料科學技術的提升，鋰-空氣電池也開始備受關注，原因之一是其理論比能量很高。對鋰和氧(空氣中)進行配比，理論上可以使電化學電池具有最高的能量[15-17]。事實上，非水體系鋰空氣電池的理論能量約12kWh/Kg，這相當于汽油的理論能量（13kWh/Kg），遠遠高出鋅空氣電池、鋰離子電池、鋰硫電池等（如圖3所示）。而實踐中，每塊鋰-空氣電池的特定能量也達到了1.7kWh/kg，這比一塊商業(yè)鋰離子電池要大5倍，足以運行一輛2噸的全電動汽車(FEV)，只需使用60公斤的電池就可以行駛500公里[5]。

 

鋰-空氣電池的另一個重大優(yōu)勢就是正極的活性物質氧氣是直接來源于周圍空氣，因而是取之不盡用之不竭的，并且不需要儲存在電池內(nèi)部，這樣既降低了成本又減輕了電池的重量，電池的能量密度完全取決于金屬鋰一側。而在電池的充放電全過程中，不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質，完全是零污染的綠色過程[16]。

 

然而，細心的讀者應該注意到了，在所謂的“(金屬)鋰-空氣(氧氣)電池”的工作環(huán)境下，實際起到功能作用的是空氣中的氧氣。因此，并非如名字般美好，鋰-空氣電池對工作環(huán)境還是有一定的要求。因此鋰-空氣電池還有很多問題沒有得到解決：大氣中H2O、CO2的影響所產(chǎn)生的副反應，放電生成物析出導致空氣回路的堵塞，大的充放電過電壓導致的催化劑問題，以及空氣電極炭集流體的腐蝕等。更有研究表明大氣中的氮氣也不甘寂寞的參與進此反應。

 

同時，Li?O?析出反應的抑制直接關系到電池的放電容量，關于Li?O?析出的另一個問題是充電時過電壓較大，這不僅關系到能量的轉換效率，還會引起Li?O?析出載體炭的氧化等新問題[17,18]。

 

鋰離子與氧氣共存的條件下，碳材料的電位升高，生成碳酸鋰，過高的電壓有可能導致電解液分解，因此對空氣電極有各種討論。普遍認為，鋰-空氣電池正極的結構、組成和空氣催化劑的催化活性對電池比容量與循環(huán)性能有重要的影響，如Bruce等研究小組報道α-MnO?的納米線與碳進行復合，具有高的可逆性[8-9]。