baterie litowo-jonowe ze względu na duże gęstości energii grawimetrycznej i objętościowej są najczęściej wybieraną technologią dla przenośnej elektroniki i mobilności elektrycznej. Elektrody dodatnie i ujemne w akumulatorach litowo-jonowych są w stanie przechowywać Li, którego ciężar właściwy jest decydującym czynnikiem w gęstości energii. Ponieważ gęstość energii chemii wstawiania Li-ion zbliża się do swojej granicy, intensywne badania skierowane są w kierunku anod i katod o dużej pojemności. Akumulatory Li-air lub Li-O2 mają duże potencjalne zastosowania energochłonne, takie jak pojazdy elektryczne, ze względu na bardzo wysoką teoretyczną gęstość energii właściwej.
przy elektrodzie dodatniej w typowych aprotowych akumulatorach Li−O2 proces ładowania (dis)przebiega poprzez tworzenie (reakcja redukcji tlenu, ORR) i rozkład (reakcja ewolucji tlenu, OER) Li2O2 zgodnie z reakcją 2LI+ + O2 → Li2O2. Wyzwania obejmują:
- odwracalne tworzenie Li2O2 w realistycznych warunkach rowerowych
- zapobieganie reakcjom rozkładu elektrolitów.
anodą ostateczną jest Li-metal o najwyższej pojemności właściwej dla Li (3860 mAh g-1), ponad dziesięć razy większej niż standardowe anody grafitowe (370 mAh g-1) i najniższym potencjale redoks (-3,04 V w porównaniu ze standardowym Wodorem). Wyzwania obejmują:
- zapobieganie reakcjom rozkładu elektrolitu i stabilizacja interfejsu elektrolitu Li-metalu
- odwracalne kompaktowe poszycie Li-metalu zapobiegające tworzeniu się LI-dendrytów.
obecnie wyzwaniem jest lepsze zrozumienie tych podstawowych procesów i osiągnięcie długiego cyklu życia poprzez rozwój bardziej stabilnych elektrolitów i lepszą kontrolę odwracalnego tworzenia i rozkładu Li2O2 i Li-metalu.
w ramach magazynowania elektrochemicznej energii (patrz) elektrody grupowe badane są podstawowe mechanizmy w katodach Li-metal i Li2O2 i opracowywane są nowe materiały w celu uzyskania lepszej wydajności.
