为什么说锂空气电池就是一个忽悠的坑？

概况

锂空气电池是一种用锂作阳极，以空气中的氧气作为阴极反应物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度，因为其阴极（以多孔碳为主）很轻，且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。

放电过程：阳极的锂释放电子后成为锂阳离子（Li+），Li+穿过电解质材料，在阴极与氧气、以及从外威廉希尔官方网站 流过来的电子结合生成氧化锂（Li2O）或者过氧化锂（Li2O2），并留在阴极。锂空气电池的开路电压为2.91 V。

锂空气电池的性能究竟有多好，是真的靠谱吗，锂空气电池的工作原理究竟是什么？这是一个超大的忽悠坑。锂电内大牛之一Jeff Dahn以不客气出名（不过这只是针对行内老板级人物，他对学生可很好），把锂空气电池批得狗血淋头， 他因为懂电池，所以每一刀都杀到致命要害处，我来挑几个摆摆：

1.锂空电池那高得吓人的比容量是纯扯淡，因为这是基于Li和O2这种质量几乎无算的物质算出来的，你拿一个小小数当分母，当然会除出来一个巨大的数字，这小学生都会玩。但是电池的真正容量要算就要老老实实算上所有的电极组件（这还不包括把纯氧从空气中分离出来的设备，或者纯氧钢瓶的质量，这些咱下面再说），Jeff Dahn一算，哈哈，并不比LiCoO2高多少。牛皮被彻底踢爆。

君不见后来苏格兰那位坏了名声的锂空“大牛”也只好扭扭捏捏地把Au电极的质量也算进去了，Au有多重多贵，做电池是给土豪专用的吗？（不过人家依然发在Science上，不服不行），结果容量现在捏去了水分就只有500多了（用了Au你还想要多少）。

2. 锂空还是锂-纯氧？这是两个巨大不同的概念。锂空概念股忽悠的是可以用免费的空气实现巨大的容量，这简直就是另一个神奇的水变油！但事实是必须用纯氧，你不知道氮气也会和锂反应吧，而且是不可逆的，那么空气中多少氮气啊？所以做锂空的人大脑会自动过滤去”如何有效可靠地从空气中分离出纯氧“这个问题，这是一个一直以来极其具有挑战性的问题，如果可以实现非常高效低成本地从空气中分离出纯氧，那么很多能源问题就解决了，还费劲地搞什么电池？

对了，由于锂空体系出了名的活泼（等下讲），一般必须用高纯氧，一般纯氧里面有点点水啊什么的，那你就等着和锂电极或电解液反应吧。想象一下以后汽车上载一个高纯氧的大钢瓶，这是在做火箭吗？

3. IBM当年不知道被哪个作孽的给忽悠了，砸了一堆钱在锂空项目上。但是后来整个项目被全部连根铲掉，那个领头的去了伯克利当发考题。其实IBM还是真正的业界良心，人家静下心来好好研究了一番，结果最终发现----是谁把我们带到这个遭瘟的大坑里来了。

事实是，这个体系比以前想象的要复杂太多，太多副反应，Li2O2、电极、电解液之间都有复杂的副反应，尤其是充电的过程，理应释放出O2，但是IBM测了很多不同电解液和电极体系发现很多其实并不是原来声称的那样。很多原来发表的文章现在看来其实都是电解液的副反应，错得离谱！那一堆堆的文章，很多人大名都署在上面，比

如苏格兰的那位，本来是业界大牛，结果一不小心老了老了晚节不保了。虽然大家相信这都是“诚实的错误”不是学术腐败，但不严谨的帽子大家心里早就给老人家戴上了。确实很匪夷所思，那时锂空吹得那么火，文章发的一堆堆，为什么就没有人稍微看一看究竟电极反应的产物是什么呢？只要照一个红外，大学本科生都能做，就能看到那一堆电解液副反应的产物（如碳酸盐）。结果大家竟然都想当然地以为就是应该像想象中的反应一样进行，这是什么鬼科研思维。

后来苏格兰的那位还在发，去年还有篇Nature Chem，用TTF做redox mediator，说是可以解决充电过程中overpotential的问题（他们竟然用的是众所周知对锂不稳定的DMSO作为电解液），当然，大家都重复不出来他的结果。我和IBM那个被忽悠后去伯克利当发考题的大哥聊了一次，发现他们在被IBM砍掉前也重复过了，结果也郁闷地发现用TTF甚至比不用释放的氧气还少，证明TTF也在参与副反应，然后他们就没有然后了。我说我们其实也听说加了TTF电解液颜色都变了，然后我们默默无言以对。。。我们在对方眼中都看到了一千批驼羊同时飞过。

所以现在新兴一个奇葩锂空方向是来给锂空电池系统找各种奇葩缺陷，这种“找错误”的游戏也竟然发了不少文章那！很多文章还确实不错，各种技术手段用起来一测，哈，发现这个锂空可真有意思，什么副反应都有。不过这些文章最起码更靠谱一些，能给不知水深水浅的菜鸟们提个醒，别一不小心掉到坑里。

掉到这个坑里最著名的人是前DOE掌门人Steven 朱，人家是搞物理的，作为拿过诺奖的大牛，不知被哪个缺德的给忽悠了，有一阵子天天吹锂空（直听得下面一堆做电池的行内人一身汗加一身汗）。不过还算被劝得快，后来不怎么太提了。

4. 锂负极的问题，所有锂空的概念如果可行的话，都要基于锂金属可以作为负极材料。但是锂金属做负极早在20年前就被工业界抛弃了，因为有枝晶生长造成短路让电池变燃烧弹的可能。现在为了炒锂空概念又倒回去了，所以Jeff Dahn 说：Am I a dinosaur? 锂负极的问题不解决，锂空根本不能用。

反之，如果锂负极的问题解决了，锂空就能用了吗？未必，分离纯氧、一堆副反应还等着你呢。再说如果锂负极问题解决了，那么很多现在的锂离子电池就可以直接换装锂负极，性能会大大提高，为啥要弄你那个又不可靠又要背氧气瓶的锂空呢？