概況

鋰空氣電池是一種用鋰作陽極，以空氣中的氧氣作為陰極反應物的電池。鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，因為其陰極（以多孔碳為主）很輕，且氧氣從環境中獲取而不用保存在電池里。

放電過程：陽極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子（Li+），Li+穿過電解質材料，在陰極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結合生成氧化鋰（Li2O）或者過氧化鋰（Li2O2），并留在陰極。鋰空氣電池的開路電壓為2.91 V。

鋰空氣電池的性能究竟有多好，是真的靠譜嗎，鋰空氣電池的工作原理究竟是什么？這是一個超大的忽悠坑。鋰電內大牛之一Jeff Dahn以不客氣出名（不過這只是針對行內老板級人物，他對學生可很好），把鋰空氣電池批得狗血淋頭， 他因為懂電池，所以每一刀都殺到致命要害處，我來挑幾個擺擺：

1.鋰空電池那高得嚇人的比容量是純扯淡，因為這是基于Li和O2這種質量幾乎無算的物質算出來的，你拿一個小小數當分母，當然會除出來一個巨大的數字，這小學生都會玩。但是電池的真正容量要算就要老老實實算上所有的電極組件（這還不包括把純氧從空氣中分離出來的設備，或者純氧鋼瓶的質量，這些咱下面再說），Jeff Dahn一算，哈哈，并不比LiCoO2高多少。牛皮被徹底踢爆。

君不見后來蘇格蘭那位壞了名聲的鋰空“大牛”也只好扭扭捏捏地把Au電極的質量也算進去了，Au有多重多貴，做電池是給土豪專用的嗎？（不過人家依然發在Science上，不服不行），結果容量現在捏去了水分就只有500多了（用了Au你還想要多少）。

2.鋰空還是鋰-純氧？這是兩個巨大不同的概念。鋰空概念股忽悠的是可以用免費的空氣實現巨大的容量，這簡直就是另一個神奇的水變油！但事實是必須用純氧，你不知道氮氣也會和鋰反應吧，而且是不可逆的，那么空氣中多少氮氣啊？所以做鋰空的人大腦會自動過濾去”如何有效可靠地從空氣中分離出純氧“這個問題，這是一個一直以來極其具有挑戰性的問題，如果可以實現非常高效低成本地從空氣中分離出純氧，那么很多能源問題就解決了，還費勁地搞什么電池？

對了，由于鋰空體系出了名的活潑（等下講），一般必須用高純氧，一般純氧里面有點點水啊什么的，那你就等著和鋰電極或電解液反應吧。想象一下以后汽車上載一個高純氧的大鋼瓶，這是在做火箭嗎？

3. IBM當年不知道被哪個作孽的給忽悠了，砸了一堆錢在鋰空項目上。但是后來整個項目被全部連根鏟掉，那個領頭的去了伯克利當發考題。其實IBM還是真正的業界良心，人家靜下心來好好研究了一番，結果最終發現----是誰把我們帶到這個遭瘟的大坑里來了。

事實是，這個體系比以前想象的要復雜太多，太多副反應，Li2O2、電極、電解液之間都有復雜的副反應，尤其是充電的過程，理應釋放出O2，但是IBM測了很多不同電解液和電極體系發現很多其實并不是原來聲稱的那樣。很多原來發表的文章現在看來其實都是電解液的副反應，錯得離譜！那一堆堆的文章，很多人大名都署在上面，比

如蘇格蘭的那位，本來是業界大牛，結果一不小心老了老了晚節不保了。雖然大家相信這都是“誠實的錯誤”不是學術腐敗，但不嚴謹的帽子大家心里早就給老人家戴上了。確實很匪夷所思，那時鋰空吹得那么火，文章發的一堆堆，為什么就沒有人稍微看一看究竟電極反應的產物是什么呢？只要照一個紅外，大學本科生都能做，就能看到那一堆電解液副反應的產物（如碳酸鹽）。結果大家竟然都想當然地以為就是應該像想象中的反應一樣進行，這是什么鬼科研思維。

后來蘇格蘭的那位還在發，去年還有篇Nature Chem，用TTF做redox mediator，說是可以解決充電過程中overpotential的問題（他們竟然用的是眾所周知對鋰不穩定的DMSO作為電解液），當然，大家都重復不出來他的結果。我和IBM那個被忽悠后去伯克利當發考題的大哥聊了一次，發現他們在被IBM砍掉前也重復過了，結果也郁悶地發現用TTF甚至比不用釋放的氧氣還少，證明TTF也在參與副反應，然后他們就沒有然后了。我說我們其實也聽說加了TTF電解液顏色都變了，然后我們默默無言以對。。。我們在對方眼中都看到了一千批駝羊同時飛過。

所以現在新興一個奇葩鋰空方向是來給鋰空電池系統找各種奇葩缺陷，這種“找錯誤”的游戲也竟然發了不少文章那！很多文章還確實不錯，各種技術手段用起來一測，哈，發現這個鋰空可真有意思，什么副反應都有。不過這些文章最起碼更靠譜一些，能給不知水深水淺的菜鳥們提個醒，別一不小心掉到坑里。

掉到這個坑里最著名的人是前DOE掌門人Steven 朱，人家是搞物理的，作為拿過諾獎的大牛，不知被哪個缺德的給忽悠了，有一陣子天天吹鋰空（直聽得下面一堆做電池的行內人一身汗加一身汗）。不過還算被勸得快，后來不怎么太提了。

4.鋰負極的問題，所有鋰空的概念如果可行的話，都要基于鋰金屬可以作為負極材料。但是鋰金屬做負極早在20年前就被工業界拋棄了，因為有枝晶生長造成短路讓電池變燃燒彈的可能。現在為了炒鋰空概念又倒回去了，所以Jeff Dahn 說：Am I a dinosaur? 鋰負極的問題不解決，鋰空根本不能用。

反之，如果鋰負極的問題解決了，鋰空就能用了嗎？未必，分離純氧、一堆副反應還等著你呢。再說如果鋰負極問題解決了，那么很多現在的鋰離子電池就可以直接換裝鋰負極，性能會大大提高，為啥要弄你那個又不可靠又要背氧氣瓶的鋰空呢？