什么是空氣電池？它與其他電池有什么不同？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-27 22:05
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近日，廣東發(fā)改委發(fā)布關(guān)于進(jìn)一步明確我省優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)的通知。
在這份通知中，純電動(dòng)汽車、固態(tài)電池、空氣電池、鈉硫電池等新體系動(dòng)力電池研發(fā)與制造，燃料電池、氫能設(shè)備及其關(guān)鍵零部件制造等作為綠色低碳產(chǎn)品均被劃為優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)。
在提到的幾種動(dòng)力電池中，固態(tài)電池及燃料電池經(jīng)常被人們提起，較為熟悉。相對(duì)而言，空氣電池則較少出現(xiàn)在人們視野中。本文將對(duì)空氣電池做簡(jiǎn)單介紹：
空氣電池是化學(xué)電池的一種。構(gòu)造原理與干電池相似，所不同的只是它的氧化劑取自空氣中的氧。根據(jù)陰極材料的不同，空氣電池也分為不同種類。目前已知的有鎂空氣電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池、鋁空氣電池等。其中，鋰空氣電池因其理論能量密度上限達(dá)到11000Wh／kg，遠(yuǎn)超過(guò)鋰電池目前200＋Wh／kg的實(shí)際能量密度，因此被認(rèn)為是一種非常有潛力的高比容量電池技術(shù)。
以鋰空氣電池為例，鋰空氣電池主要由陽(yáng)極、陰極、隔膜幾部分組成，金屬鋰為負(fù)極，氧氣為正極。反應(yīng)主要發(fā)生在電解液，導(dǎo)電劑（碳）與空氣的三相界面。具有上限達(dá)到11000Wh／kg的極高理論容量、反應(yīng)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)則桎梏了其大規(guī)模應(yīng)用推廣：一是反應(yīng)過(guò)程很難發(fā)生，可逆性差，需要催化劑協(xié)助；二是空氣電極容易堵塞，衰減嚴(yán)重，倍率性能差；三是電解液容易揮發(fā)、分解。
目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)鋰空氣電池展開研究的企業(yè)仍舊稀少，主要是研究機(jī)構(gòu)在開展研究工作，譬如中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、南開大學(xué)等。
鋅空氣電池易受環(huán)境影響，最佳使用濕度為60%左右，太干燥或太潮濕均會(huì)縮短使用時(shí)間。在夏天或雨季潮濕的時(shí)候，每天晚上應(yīng)將電池倉(cāng)打開，將電池與助聽器一起放入干燥盒。在正常或干燥的條件下，晚上不要將電池放入干燥盒，以免過(guò)度干燥。長(zhǎng)時(shí)間不用，由于空氣會(huì)進(jìn)入電池內(nèi)部逐漸影響電池性能，甚至發(fā)生漏液等情況，所以必須將電池取出。
近日，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)研究人員研發(fā)了多款2D材料，用這些2D材料做鋰空氣電池的電極催化劑時(shí)能夠提高電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速率，使鋰空氣電池的效率更高、充電能力更強(qiáng)，電池保存能量的能力和提供能量的能力被大大提升了。研究者認(rèn)為，該新型材料或許能夠使電動(dòng)車的續(xù)航里程提升到800公里，徹底解決里程焦慮問(wèn)題。另有美國(guó)科學(xué)家在《NATURE》上發(fā)文，宣稱成功制成了可在類空氣氣氛中循環(huán)超700次的電池，很好的解決了之前很多體系只能與純氧反應(yīng)、循環(huán)壽命很差（常常只有幾十次）的問(wèn)題。
在這份通知中，純電動(dòng)汽車、固態(tài)電池、空氣電池、鈉硫電池等新體系動(dòng)力電池研發(fā)與制造，燃料電池、氫能設(shè)備及其關(guān)鍵零部件制造等作為綠色低碳產(chǎn)品均被劃為優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)。
在提到的幾種動(dòng)力電池中，固態(tài)電池及燃料電池經(jīng)常被人們提起，較為熟悉。相對(duì)而言，空氣電池則較少出現(xiàn)在人們視野中。本文將對(duì)空氣電池做簡(jiǎn)單介紹：
空氣電池是化學(xué)電池的一種。構(gòu)造原理與干電池相似，所不同的只是它的氧化劑取自空氣中的氧。根據(jù)陰極材料的不同，空氣電池也分為不同種類。目前已知的有鎂空氣電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池、鋁空氣電池等。其中，鋰空氣電池因其理論能量密度上限達(dá)到11000Wh／kg，遠(yuǎn)超過(guò)鋰電池目前200＋Wh／kg的實(shí)際能量密度，因此被認(rèn)為是一種非常有潛力的高比容量電池技術(shù)。
以鋰空氣電池為例，鋰空氣電池主要由陽(yáng)極、陰極、隔膜幾部分組成，金屬鋰為負(fù)極，氧氣為正極。反應(yīng)主要發(fā)生在電解液，導(dǎo)電劑（碳）與空氣的三相界面。具有上限達(dá)到11000Wh／kg的極高理論容量、反應(yīng)簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)則桎梏了其大規(guī)模應(yīng)用推廣：一是反應(yīng)過(guò)程很難發(fā)生，可逆性差，需要催化劑協(xié)助；二是空氣電極容易堵塞，衰減嚴(yán)重，倍率性能差；三是電解液容易揮發(fā)、分解。
目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)鋰空氣電池展開研究的企業(yè)仍舊稀少，主要是研究機(jī)構(gòu)在開展研究工作，譬如中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、南開大學(xué)等。
鋅空氣電池易受環(huán)境影響，最佳使用濕度為60%左右，太干燥或太潮濕均會(huì)縮短使用時(shí)間。在夏天或雨季潮濕的時(shí)候，每天晚上應(yīng)將電池倉(cāng)打開，將電池與助聽器一起放入干燥盒。在正常或干燥的條件下，晚上不要將電池放入干燥盒，以免過(guò)度干燥。長(zhǎng)時(shí)間不用，由于空氣會(huì)進(jìn)入電池內(nèi)部逐漸影響電池性能，甚至發(fā)生漏液等情況，所以必須將電池取出。
近日，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)研究人員研發(fā)了多款2D材料，用這些2D材料做鋰空氣電池的電極催化劑時(shí)能夠提高電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速率，使鋰空氣電池的效率更高、充電能力更強(qiáng)，電池保存能量的能力和提供能量的能力被大大提升了。研究者認(rèn)為，該新型材料或許能夠使電動(dòng)車的續(xù)航里程提升到800公里，徹底解決里程焦慮問(wèn)題。另有美國(guó)科學(xué)家在《NATURE》上發(fā)文，宣稱成功制成了可在類空氣氣氛中循環(huán)超700次的電池，很好的解決了之前很多體系只能與純氧反應(yīng)、循環(huán)壽命很差（常常只有幾十次）的問(wèn)題。
