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锂空气电池是一种清洁、环保的金属空气电池,因其具有超高的能量密度而备受关注,在未来电动汽车的应用以及能源储存方面具有可观的前景。然而由于锂空气电池的电解液稳定性差,过电位高,循环次数少等问题,使得锂空气电池的发展及应用受到了严重的限制。本文在阅读大量锂空气电池相关文献后,归纳了锂空气电池的分类、工作原理、电池结构等,简单介绍了锂空气电池的发展史及其发展中所面临的问题。完善了锂空气电池测试平台,并进行性能测试研究。其中,实验重点研究了电解液浓度与碘化锂含量对电池性能的影响,分析了锂离子跨膜扩散的行为特征;模拟重点研究了介观条件下锂空气电池正极传质的扩散情况及其有序性。具体研究内容如下:实验方面:（1）探究电解液（TEGDME-Li TFSI）在不同锂盐（Li TFSI）浓度时锂空气电池性能改变情况。研究发现,随着盐（Li TFSI）浓度的增加,伏安曲线峰值电流呈现逐渐上升趋势,欧姆阻抗逐渐减小,电化学反应阻抗也逐渐减小,传质扩散程度逐渐增加,锂空气电池的首次放电比容量增加;（2）研究在1mol/L的TEGDME-Li TFS中加入相同浓度,不同体积比的碘化锂溶液（TEGDME-Li I）时电池性能的变化情况。研究发现,随着TEGDME-Li TFS中掺杂碘化锂溶液含量的增多,伏安曲线大体趋势表现为峰值电流逐渐增大,且电势差减小。碘化锂溶液的加入使得锂空气电池放电过程更为平稳,可逆性增强,对提高锂空气电池放电效率有着积极作用,可达到对电解液体系的优化效果;（3）以碳纳米管作锂空气电极,分析锂离子在电极中的扩散情况,通过改变实验装置所处温度、锂离子浓度,探究扩散系数变化规律。研究发现,锂离子在碳纳米管的传输实验中,锂离子的扩散系数随温度的升高而上升,随着锂离子浓度的增高而降低,与模拟部分结论相一致。模拟方面,建立了锂空气电池介观传质模型。基于Martini力场原理,采用Material Studio中的Mesocite模块构建介观模型,使用粗粒化分子动力学模拟方法,研究溶液体系中H2O、Li+、OH-、O2四种珠子扩散系数的变化趋势及径向分布函数。分析温度、碳纳米管长度、碳纳米管质量、模拟溶液体系浓度及不同混合碳纳米管的种类、质量对锂空气电池的空气正极中各组分粒子扩散系数的影响。研究发现,增大体系的孔隙率,降低溶液体系浓度,调整体系的复杂度有利于模拟溶液体系中各粒子的扩散系数提升。