随着社会的发展,人类对能源的需求量不断增大,然而化石燃料的使用会产生大量二氧化碳,造成温室效应,对环境产生影响。所以寻找一种清洁、环保的能源十分重要。由于有机电解质锂空气电池的反应原理是金属锂和氧气反应,生成的过氧化锂清洁环保,同时其理论比能量高达11140Wh/kg,是锂离子电池的6～9倍,有望代替锂离子电池成为电动汽车的首选。目前对锂空气电池的研究还属于初级阶段,很多问题还有待解决。其中最大的问题就是锂空气电池的反应生成物堵塞多孔电极,导致电池的性能下降。所以研究锂空气电池正极及多孔电极的传质问题,对提高电池性能具有重要意义。本文首先对锂空气电池的分类、结构组成、工作原理和国内外发展现状等进行了阐述。其次,通过试验和数值模拟相结合的手段,研究了锂空气电池多孔电极厚度和孔隙率对电池性能的影响。同时在不同气压和电极孔隙率条件下,对电池性能及多孔电极内生成物分布、氧气浓度分布等进行了分析,详细内容如下。在试验方面,搭建了有机电解质锂空气电池测试平台。在不同电极厚度条件下,对锂空气电池进行了深度放电测试、循环放电测试、比表面积测试、SEM电镜扫描、CV伏安特性分析、电化学阻抗测试等。试验结果表明:锂空气电池的空气电极厚度对电池的比容量有着很大的影响。随着空气电极厚度的逐渐增加,电池比容量逐渐减小。当电极厚度达到200μm时,比容量高达3760mAh/g。锂空气电池的空气电极厚度对电池的循环次数也有着很大的影响。在空气电极厚度为200μm时,电池的循环次最高,生成阻塞空气电极的生成物过氧化锂较少,多孔电极的可逆性也最好。同时较薄的多孔电极有利于氧气传输帮助电化学反应进行,为提高锂空气电池性能提供新思路。在模拟方面,通过对电荷守恒方程、电极反应动力学方程和传质方程进行耦合,建立了锂空气电池的二维瞬态模型,研究了在不同气压、不同厚度及多孔电极渐变孔隙率影响下有机电解质锂空气电池的放电性能。通过分析锂空气电池多孔电极内的氧气浓度分布、Li2O2体积分数、孔隙率和局部氧还原反应速率对电池放电容量的影响。结果显示:当空气电极厚度为80μm,电池深度放电的比容量最大。并实现了稳定的氧气扩散,均匀的孔隙率分布和Li2O2沉积分布。随着气压增大电池比容量增大,生成物在多孔介质内部的分布更加均匀。多孔电极渐变孔隙率使用后氧气更容易进入电极内部,为反应提供较大空间容纳沉积物过氧化锂,电池比容量增加一倍,性能得到优化。该模型对有机电解质锂空气电池性能提升有一定参考作用。