如何解決鋁空氣電池的腐蝕問(wèn)題？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-28 23:25
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可充電鋰離子電池的功率密度正以每年8%左右的速度增長(zhǎng)，如果繼續(xù)以這樣的速度下去，那么大約10年后，它們將接近汽油的密度。另一方面，鋁-空氣電池幾乎可以和汽油相媲美，而且它比鋰離子電池更輕、更便宜。不過(guò)它存在一個(gè)大問(wèn)題，那就是腐蝕。
不過(guò)一個(gè)新的研究小組聲稱已經(jīng)找到解決辦法。根據(jù)他們發(fā)表在《科學(xué)》上的研究論文顯示，如果不使用鋰離子電池一個(gè)月，那么它們會(huì)損失5%的電量，而鋁-空氣電池由于鋁遭到腐蝕的關(guān)系，一個(gè)月內(nèi)會(huì)損失掉80%的電量。然而這些研究人員打造的鋁-空氣電池在一個(gè)月內(nèi)卻只損失了0.02%的電量，這簡(jiǎn)直是千倍以上的改進(jìn)。
據(jù)悉，標(biāo)準(zhǔn)電池中含有液體電解質(zhì)，它位于陽(yáng)極和陰極之間的，當(dāng)離子從陽(yáng)極跑到到陰極時(shí)，它通過(guò)收集釋放的電子來(lái)產(chǎn)生能量。在鋁-空氣電池中，陽(yáng)極是鋁，陰極是空氣。由于電池可以從周圍環(huán)境中獲取空氣，而鋁儲(chǔ)量豐富、重量輕且價(jià)格便宜，所以這種電池很有可能會(huì)成為未來(lái)的電池技術(shù)。
然而不幸的是，一旦當(dāng)鋁和電解液混合在一起的時(shí)候，后者就會(huì)開始腐蝕前者。如果使用非腐蝕性電解液則會(huì)大大降低電池的性能，一旦電池重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，就無(wú)法提取電解液，因?yàn)殇X是親水的。對(duì)此，研究人員提出了用油沖洗電解液的解決方案。
研究人員在電池的陽(yáng)極和陰極之間設(shè)置了一層薄膜，當(dāng)電池使用的是兩遍都充滿電解液。一旦電池進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，最靠近鋁的一側(cè)則會(huì)被油沖洗掉，此時(shí)，油起到了保護(hù)鋁的作用。當(dāng)需要再次使用電池的時(shí)候，電解液將取代油。由于鋁在水里會(huì)排斥油，所以此時(shí)不會(huì)有油留在水里邊。
為了在測(cè)試半現(xiàn)實(shí)條件下測(cè)試這些電池，研究人員先是使用了一小部分的電量，然后讓它靜止一兩天時(shí)間，然后再重復(fù)上面的步驟。而這與電動(dòng)汽車在城市可能需要做的事情類似。最終，他們研發(fā)的電池持續(xù)使用了24天時(shí)間，比傳統(tǒng)的鋁-空氣電池多了8倍。
這是否意味著在未來(lái)幾年內(nèi)鋁-空氣電池會(huì)取代鋰電池呢？答案是不會(huì)。因?yàn)榻o電池充電仍有著一些待解的復(fù)雜問(wèn)題，所以前幾代可能是無(wú)法充電或只能進(jìn)行幾次的充電。
鋁空氣電池已經(jīng)被成功應(yīng)用于電視廣播、航海航標(biāo)燈、礦井照明等小功率設(shè)備；還被探索應(yīng)用于無(wú)人水下航行器、深海救援艇和AIP潛艇。
在相同條件下使用動(dòng)力金屬空氣電池的電動(dòng)車，與鋰電池和氫鎳電池相比，有明顯的價(jià)格和容量?jī)?yōu)勢(shì)。目前的研究主要集中在開發(fā)應(yīng)用于電動(dòng)車的金屬空氣電池。
不過(guò)一個(gè)新的研究小組聲稱已經(jīng)找到解決辦法。根據(jù)他們發(fā)表在《科學(xué)》上的研究論文顯示，如果不使用鋰離子電池一個(gè)月，那么它們會(huì)損失5%的電量，而鋁-空氣電池由于鋁遭到腐蝕的關(guān)系，一個(gè)月內(nèi)會(huì)損失掉80%的電量。然而這些研究人員打造的鋁-空氣電池在一個(gè)月內(nèi)卻只損失了0.02%的電量，這簡(jiǎn)直是千倍以上的改進(jìn)。
據(jù)悉，標(biāo)準(zhǔn)電池中含有液體電解質(zhì)，它位于陽(yáng)極和陰極之間的，當(dāng)離子從陽(yáng)極跑到到陰極時(shí)，它通過(guò)收集釋放的電子來(lái)產(chǎn)生能量。在鋁-空氣電池中，陽(yáng)極是鋁，陰極是空氣。由于電池可以從周圍環(huán)境中獲取空氣，而鋁儲(chǔ)量豐富、重量輕且價(jià)格便宜，所以這種電池很有可能會(huì)成為未來(lái)的電池技術(shù)。
然而不幸的是，一旦當(dāng)鋁和電解液混合在一起的時(shí)候，后者就會(huì)開始腐蝕前者。如果使用非腐蝕性電解液則會(huì)大大降低電池的性能，一旦電池重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，就無(wú)法提取電解液，因?yàn)殇X是親水的。對(duì)此，研究人員提出了用油沖洗電解液的解決方案。
研究人員在電池的陽(yáng)極和陰極之間設(shè)置了一層薄膜，當(dāng)電池使用的是兩遍都充滿電解液。一旦電池進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，最靠近鋁的一側(cè)則會(huì)被油沖洗掉，此時(shí)，油起到了保護(hù)鋁的作用。當(dāng)需要再次使用電池的時(shí)候，電解液將取代油。由于鋁在水里會(huì)排斥油，所以此時(shí)不會(huì)有油留在水里邊。
為了在測(cè)試半現(xiàn)實(shí)條件下測(cè)試這些電池，研究人員先是使用了一小部分的電量，然后讓它靜止一兩天時(shí)間，然后再重復(fù)上面的步驟。而這與電動(dòng)汽車在城市可能需要做的事情類似。最終，他們研發(fā)的電池持續(xù)使用了24天時(shí)間，比傳統(tǒng)的鋁-空氣電池多了8倍。
這是否意味著在未來(lái)幾年內(nèi)鋁-空氣電池會(huì)取代鋰電池呢？答案是不會(huì)。因?yàn)榻o電池充電仍有著一些待解的復(fù)雜問(wèn)題，所以前幾代可能是無(wú)法充電或只能進(jìn)行幾次的充電。
鋁空氣電池已經(jīng)被成功應(yīng)用于電視廣播、航海航標(biāo)燈、礦井照明等小功率設(shè)備；還被探索應(yīng)用于無(wú)人水下航行器、深海救援艇和AIP潛艇。
在相同條件下使用動(dòng)力金屬空氣電池的電動(dòng)車，與鋰電池和氫鎳電池相比，有明顯的價(jià)格和容量?jī)?yōu)勢(shì)。目前的研究主要集中在開發(fā)應(yīng)用于電動(dòng)車的金屬空氣電池。
