人类社会面临的最大问题之一就是能源存储,在现有的储能技术中,具备可充性且其理论能量密度最高的锂空气电池受到国内外学者的广泛关注。当前锂空气电池面临着循环次数较少、充放电过程较大的过电位等问题,而随着技术突破,有望大规模应用到电动汽车,市场前景广阔。本文从试验和模拟两个方面对锂空气电池性能进行研究,目的是探究性能衰减机理,优化电池运行参数,提高有机电解质锂空气电池性能。在阅读大量国内外文献基础上,归纳总结锂空气电池各主要部件的研究现状,同时详细介绍了有机电解质锂空气电池工作原理和搭建有机电解质锂空气电池试验平台,并进行充放电测试和交流阻抗测试。本论文针对有机电解质锂空气电池性能衰减严重等问题,从宏观角度采用试验测试和模拟分析两个方面进行研究。试验方面,搭建有机电解质锂空气电池测试平台,使用自制备的多孔碳正极组装有机电解质锂空气电池单体,分析了电极厚度和电解液用量对电池性能的影响;同时还利用交流阻抗法获得了有机电解质锂空气电池等效电路,进一步分析电解液用量对电池的阻抗影响情况。试验发现:正极厚度影响电池的放电比容量,正极越薄,放电比容量越大;电解液用量影响有机电解质锂空气电池的氧化还原过程。综上所述,正极厚度和电解液用量影响电池电化学特性。基于电化学理论、传质学,构建有机电解质锂空气电池内部物质传递的二维瞬态模型。模型耦合了物质传递方程、电极动力学方程、隔膜中的传质方程等,得出模拟结果与试验结果吻合良好,证明了模型的可行性和正确性。借助该模型,模拟获得了有机电解质锂空气电池内部传质及反应机理,以及锂离子浓度、氧气浓度的分布,又近一步分析了电极厚度、电流密度、孔隙率和氧气扩散系数对电解质电势、过电势和生成物膜厚度的分布影响,模拟结果表明:减小正极厚度、减小放电电流密度、增大孔隙率会使电池内部电解质电势变小;减小放电电流密度和增大的氧气扩散系数会使电池过电势减小,有利于电池充放电性能。研究结果对正极传质过程有了更深刻认识。