幾種金屬空氣電池的國內(nèi)外研發(fā)及應用進展
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-08 16:01
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金屬空氣電池是以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生電能的一種特殊燃料電池。
金屬空氣電池以活潑的金屬作為陽極，具有安全、環(huán)保、能量密度高等諸多優(yōu)點。具有良好的發(fā)展和應用前景，甚至被寄予厚望替代當前新能源汽車主要的動力電池類型—鋰離子動力電池。
制作金屬空氣電池，可選用的原材料比較豐富。目前已經(jīng)取得研究進展的金屬空氣電池主要有鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池等。這幾種類型的金屬空氣電池有的已經(jīng)具備大規(guī)模量產(chǎn)的條件，有的還停留在實驗室階段，有的已經(jīng)在電動汽車方面取得良好的應用成果，并即將大規(guī)模裝載新能源車輛。
本文將分別介紹上述幾種金屬空氣電池的研發(fā)及應用進展。
一、鋁空氣電池
1、工作原理
鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產(chǎn)生化學反應，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
2、特點
鋁空氣電池具有無毒、無害、無污染，可回收循環(huán)使用等特點。
對于電動汽車來說，鋁空氣電池具有質(zhì)量輕、比能量大的顯著特點。資料顯示，鋁空氣電池的理論比能量可達8100Wh/kg，目前的實際比能量約實現(xiàn)了350Wh/kg，是鋰電池的2.3倍，鎳氫電池的6倍，鉛酸電池的7倍多。
這種電池對于減輕汽車重量，增加續(xù)航里程具有明顯的幫助。
3、研發(fā)及應用進展
國外：
據(jù)相關(guān)資料，美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上，有過只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達1600km的記錄。
美鋁加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公里的足夠電量。
國內(nèi)：
云鋁股份與昆明冶金研究院共同出資組建創(chuàng)能鋁空氣電池股份有限公司，投資鋁-空氣電池研發(fā)項目。目前，創(chuàng)能鋁空氣電池研發(fā)項目正在推進中。
中國動力與PHINERGY成立合資公司，計劃在大巴、旅游車、物流汽車及運動型多用途汽車等電動車型推廣鋁空氣電池。并計劃在大陸、香港、澳門進行推廣。
二、鎂空氣電池
1、工作原理
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2、特點
能量密度高、理論電壓高、清潔安全。鎂儲量豐富，具有成本優(yōu)勢。
鎂空氣電池的能量密度可達重量相等的鋰電池的10倍。
不足之處在于，鎂陽極的反應效率較低，空氣陰極的響應速度較慢，盡管這種電池能夠儲存很多能量，但是將能量轉(zhuǎn)換成實際的動力十分有限。
3、研發(fā)及應用進展
國外：
據(jù)報道，韓國研發(fā)的一輛搭載完整鎂空氣電池的電動汽車能成功行駛800公里，是當前鋰電池動力汽車平均續(xù)航里程的4倍
日本多家機構(gòu)包括古河電池、尼康、日產(chǎn)汽車、日本東北大學、宮城縣日向市等產(chǎn)學研機構(gòu)和政府部門正積極推進鎂空氣電池的大容量化研究。
日本Agua Power公司已經(jīng)成功開發(fā)制造和商業(yè)化鎂空氣電池，現(xiàn)已注冊專利16個。
國內(nèi)：
寧波材料所動力鋰電池工程實驗室成功研制出1000Wh鎂空氣電池樣機。
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1000Wh 鎂空氣電池樣機演示圖
該電池由5個單體電池串聯(lián)而成，以AZ31鎂合金為陽極，以10%的NaCl溶液為電解液，以上述空氣擴散電極和錳氧化物催化劑為陰極。該鎂空氣電池的外觀尺寸為200×150×150 mm3，重量為2.3 kg，能量密度可達430 Wh/kg，最大輸出功率可達80W。
某公司生產(chǎn)的鎂空氣電池使用水作為電解液，其自帶的LED燈可持續(xù)照明90至100小時，一次可為20部智能手機充電。這種鎂空氣電池作為應急電源應用。
三、鋅空氣電池
1、工作原理
鋅空氣電池又稱鋅氧電池，用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質(zhì)，以鋅為負極，以氯化銨或苛性堿溶液為電解質(zhì)的一種原電池。
