CATL：可呼吸电池/锂空气电池是未来的主要研究方向，其能量密度高出数倍。

据Interested Engineering报道，全球最大的锂离子电池制造商CATL的首席科学家吴凯将这种能够直接利用大气中的氧气工作的锂空气电池技术称为“公司未来研究的核心领域”。这已不再是那种电解质为固体的传统电池，后者的能量密度仅为现代电池的1.5到2倍，而这类新电池在相同质量下能够储存的能量甚至可以是传统电池的四倍。

锂空气电池。CATL带来的固态版本：一场梦想

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锂空气电池。CATL带来的固态版本：一场梦想

锂空气电池：一项存在诸多未解决问题的老技术

1.2千瓦时/千克的能源密度是四倍于现有水平，这一数值并非凭空得出，而是来自美国阿贡国家实验室的科学家们经过多年对锂空气电池原型测试后的计算结果。目前，电动车的电池容量约为80千瓦时，重量达半吨；若使用锂空气电池，其重量可降至约150千克，同时保持相同的容量。此外，该电池的重量甚至可以增至250千克，从而在完全相同的质量分布下（更靠近地面），为电动车驾驶员提供与竞品燃油车相当的续航里程。

锂空气电池结构示意图 (c) ANL

汽油的能量密度为12.9千瓦时/千克。锂空气电池的理论最大能量密度几乎与纯锂的能量密度相当，约为11.1千瓦时/千克，但实际上尚未能实现超过该值1/7的水平（约1.7千瓦时/千克；来源）。这里的限制因素在于锂本身，当其过量时会在离子通道（树状结构）中堵塞电池内部，从而导致短路。与汽油相比这看起来很不理想，但需记住，在电动车中约有80-90%的储存能量能够传递到车轮上，而内燃机汽车的效率仅为25-30%（3.2-3.9千瓦时/千克）。

锂空气电池。一项存在诸多未解决问题的旧技术

锂空气电池最大的问题在于其较低的寿命。构成阳极的纯锂会与电解质发生反应，从而生成氧化锂、过氧化锂和碳酸锂层，这些物质起初能保护电极免受进一步腐蚀，但久而久之会阻碍离子的流动。由于空气可以自由接触电池——正如其名称所示，氧化过程是电子流动的前提——因此只要存在锂，类似化合物就可能在电池的任何部位生成。人们正在研究使用覆盖在阳极上的坚固涂层，这类涂层既能允许离子通过，又能防止其与大气中的物质发生反应，同时还能抑制树枝状晶体的生长（参见：固态电解质）。

CATL Shenxing Pro电池。如果使用锂空气电池，则需要额外的输气管道，若要实现快速充电，还需配备压缩机。

在阴极方面，只需少量水即可使氧化锂转化为能腐蚀其结构的氢氧化锂。因此，在经过数十年的可呼吸电池研究之后，我们至今仍不确定：是采用以水为基质的电解质（带有隔离阳极，氧化锂与氢氧化锂可在其中自由混合）更好，还是采用质子型电解质（不溶解氧化锂，因而不会生成氢氧化锂，但会导致阴极堵塞）更好。

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