水电之家讯：作为在新一代电子产品、电力交通和电能储存中应用前景广阔的能源设备，金属空气电池最突出的优点即其可以将高能量密度的金属负极与具备开放结构的活性空气正极材料相结合。

制作金属空气电池，可选用的原材料比较丰富。目前已经取得研究进展的金属空气电池主要有铝空气电池、镁空气电池、锌空气电池、锂空气电池等。这几种类型的金属空气电池有的已经具备大规模量产的条件，有的还停留在实验室阶段，有的已经在电动汽车方面取得良好的应用成果，并即将大规模装载新能源车辆。

从锂离子电池说起——金属空气电池原理

我们以锂空气电池为例来看锂离子电池和锂空气电池有何区别。

在锂离子电池中，负极为碳，正极为不同过渡金属氧化物，如钴、锰、铁等。二者均浸润于溶解有锂盐的电解液中。充电时，锂离子从正极(阴极)移动到负极(阳极)多孔碳上，嵌入碳材料中，外部电流从负极流到正极(电子从正极移动到负极)，形成闭合回路;放电时，锂离子从负极脱嵌，回归正极，外部电流从正极流向负极(电子从负极移动到正极)。最终电池的容量大小取决于有多少材料能够容纳锂离子，即由电极的体积与质量决定。

锂离子电池原理

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。此时正极发生的化学反应为：

同样道理，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。此时负极发生的化学反应为：

不难看出，在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极 → 负极 → 正极的运动状态。如果我们把锂离子电池形象地比喻为一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象优秀的运动健将，在摇椅的两端来回奔跑。所以，专家们又给了锂离子电池一个可爱的名字摇椅式电池。

但离子电池变成空气电池后，有些原理和性能就会发生变化：在金属空气电池中，发生的是电气化学反应。还是以锂空气电池举例，在放电过程中，含锂正极释放的锂离子向负极移动，并在其表面发生氧化反应，生成过氧化锂(Li2O2)。锂离子、电子和氧气是在负极多孔碳材料的表面发生反应，负极材料本身并不参与反应，只提供反应的场所。因此，电池容量与负极材料的体积和质量并无太大关联，只取决于它提供反应的场所大小，即其表面积大小。因此，金属空气电池很容易获得较高的比能量密度。

锂空气电池原理(注意与锂离子电池原理对比)

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