鋰空氣電池可以分成六類(lèi)：有機(jī)體系、水體系、離子液體體系、有機(jī)-水雙電解質(zhì)體系、全固態(tài)體系和鋰-空氣-超級(jí)電容電池。

1.1水系鋰空氣電池

水系電解質(zhì)鋰空氣電池，電解質(zhì)是不同酸堿度的各種水溶液，在酸性和堿性不同的電解質(zhì)中，電池發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)也不同。

由于金屬鋰能與水發(fā)生劇烈氧化還原反應(yīng)，故要在金屬鋰表面包覆一層對(duì)水穩(wěn)定的鋰離子導(dǎo)通膜，即NASICON型的超級(jí)鋰離子導(dǎo)通膜(LTAP)Li3M2(PO)4。但它與鋰接觸并不穩(wěn)定，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)使二者的界面阻抗增大。

水系鋰空氣電池的概念提出得較早，它不存在有機(jī)體系中空氣電極反應(yīng)產(chǎn)物堵塞空氣電極的問(wèn)題，但在鋰負(fù)極保護(hù)上還沒(méi)有得到較好的解決，包括LTAP在水溶液中的穩(wěn)定性問(wèn)題，這都仍然作為該體系研究的方向。

鋰金屬在水系電解質(zhì)中腐蝕嚴(yán)重，自放電率特別高，使得電池循環(huán)性和庫(kù)倫效率都非常低。

1.2有機(jī)系鋰空氣電池

該體系采用金屬鋰片作為負(fù)極，氧氣做正極，聚丙烯腈(PAN)基聚合物作為電解質(zhì)(溶劑PC、EC)，開(kāi)路電壓(OCV)在3V左右，比能量(不計(jì)入電池外殼)為250350Wh/kg。這個(gè)數(shù)據(jù)，拿到當(dāng)前看，比較高，但與鋰單質(zhì)的理論極限相比，低太多。

由于使用有機(jī)溶劑作為電解液，解決了金屬鋰的腐蝕問(wèn)題，該電池展現(xiàn)了良好充放電性能?？諝怆姌O由碳、粘結(jié)劑、非碳類(lèi)催化劑、溶劑混合均勻后涂覆在金屬網(wǎng)上制成。制備好的空氣電極應(yīng)具備良好的電子導(dǎo)電性(＞1S/cm)、離子導(dǎo)電性(＞10~2S/cm)和氧氣擴(kuò)散系數(shù)。對(duì)電池性能影響最明顯的因素是空氣電極的電極材料、氧氣還原機(jī)理以及相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

上述反應(yīng)產(chǎn)物中，只有過(guò)氧化鋰Li2O2的反應(yīng)是可逆的，也就是說(shuō)，研究者要盡力提高反應(yīng)中過(guò)氧化鋰的比例，而降低氧化鋰的比例，才能實(shí)現(xiàn)鋰空氣電池的循環(huán)充放能力。而具體決定產(chǎn)物類(lèi)型的因素，沒(méi)有統(tǒng)一意見(jiàn)。有的認(rèn)為空氣電極的極化水平影響過(guò)氧化物的比例，有的認(rèn)為催化劑影響比較大，也有的認(rèn)為電解質(zhì)材質(zhì)在發(fā)揮重要用途。

1.3水-有機(jī)雙液體系鋰空氣電池

水-有機(jī)雙液體系鋰空氣電池的基本形式，電池中負(fù)極金屬鋰處于有機(jī)電解液中，正極空氣電極一側(cè)電解液為KOH水溶液，中間以超級(jí)鋰離子導(dǎo)通玻璃膜(lithiumsuper-ionicconductorglassfilm，LISICON)隔開(kāi)。這種新構(gòu)型鋰空氣電池的新穎之處在于不用擔(dān)心有機(jī)體系中空氣電極反應(yīng)產(chǎn)物堵塞電極微孔的問(wèn)題，水相中的氧氣在空氣電極上還原成可溶于水的LiOH。

技術(shù)中的關(guān)鍵部件隔膜，耐堿性差，并且電阻與放電電流密度有關(guān)，是這個(gè)技術(shù)路線中不理想的難點(diǎn)。

1.4全固態(tài)鋰空氣電池

全固態(tài)鋰空氣電池，中間的電解質(zhì)由3部分組成，最中間一層比例最大的是耐水性很好的玻璃陶瓷，靠近鋰負(fù)極和氧氣正極分別是兩個(gè)薄層的不同的高分子材質(zhì)。全固態(tài)鋰空氣電池不存在漏液?jiǎn)栴}，安全性有所提高，但固態(tài)電解質(zhì)與鋰負(fù)極、空氣電極、包括固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)部的接觸，不會(huì)像液體電解質(zhì)那樣緊密，這就可能造成電池內(nèi)阻增大。相對(duì)有機(jī)體系鋰空氣電池，該體系構(gòu)造也較復(fù)雜。

固態(tài)鋰空氣電池的發(fā)展經(jīng)歷了工作溫度由高溫到中溫和室溫，電池結(jié)構(gòu)從復(fù)雜到簡(jiǎn)單，

電池反應(yīng)從基于氧離子傳輸，在負(fù)極生成放電產(chǎn)物；到基于鋰離子傳輸在正極生產(chǎn)放電產(chǎn)物的過(guò)程。盡管如此，由于倍率性能上的巨大差距，目前基于鋰離子傳輸?shù)墓虘B(tài)鋰空氣電池有待在電池結(jié)構(gòu)、界面調(diào)控、充放電機(jī)理等方面取得更進(jìn)一步的突破。

1.5離子液體體系鋰空氣電池

什么是離子液體，有機(jī)陽(yáng)離子和陰離子共同組成的鹽溶液。目的是利用電解質(zhì)中的陽(yáng)離子在鋰負(fù)極和氧正極之間傳遞電荷。

離子液體因具有低可燃性、疏水性、低蒸氣壓、寬電化學(xué)窗口和高熱穩(wěn)定性而被引入到鋰空氣電池中，但其黏度高、價(jià)格較高，在一定程度上限制了離子液體的進(jìn)一步應(yīng)用。