高鐵電池技術(shù)原理

目前，世界各國都在為研發(fā)汽車新能源，進一步降低汽車尾氣對環(huán)境帶來的污染，采取著不同措施，一些新能源不斷被利用到現(xiàn)代的汽車中，比如天然氣，氫能源，電動能源，燃料電池等，而燃料電池就是各個汽車廠家和科研機構(gòu)著力研究的一個方向。

在目前的燃料電池技術(shù)中，有一種新的電池技術(shù)-----鐵電池技術(shù)。

目前國內(nèi)外研討的鐵電池有高鐵電池和鋰鐵池兩種。高鐵電池是一種以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽（K2FeO4、BaFeO4等）作為高鐵電池的正極材料制作的，具有能量密度大、體積小、重量輕、壽命長、無污染等特點的新型化學電池；另一種是鋰鐵電池，主要是磷酸鐵電池，開路電壓在1.78V-1.83V，工作電壓在1.2V-1.5V，比其他一次電池高0.2-0.4V，而且放電平穩(wěn)、無污染、安全、性能優(yōu)良。

高鐵電池技術(shù)簡介

高鐵作為電池的正極材料時,該電極反應為三電子反應,電池的電勢以及能量都比傳統(tǒng)的鋅錳電池高。而且這種材料價格低廉對環(huán)境無污染,因此受到電化學界的廣泛注意。

高鐵酸鹽物質(zhì)在電池反應中可以得到3個電子,所以有相對較高的容量。從表1可以看出,高鐵酸鋰的理論容量高達601Ah/kg。高鐵酸鋇的理論容量也有313Ah/kg。而MnO2的容量為308Ah/kg。

以高鐵酸鹽為正極材料取代商業(yè)鋅錳電池中的MnO2即可組成高鐵一次電池。其電池反應為:

MFeO4+3/2Zn→1/2Fe2O3+1/2ZnO+MznO2

圖1是高鐵酸鉀—鋅電池和鋅—錳電池放電曲線比較。7號電池在0.5mA/cm2的電流密度下恒電流放電,K2FeO4正極材料對Zn的平均放電電壓是1.58V。該電壓高出鋅錳電池平均放電電壓(1.27V)24%,前者的放電容量比后者高32%。在以上條件下其放電效率為85%。與傳統(tǒng)的鋅錳電池相比,高鐵一次電池具有高電壓(OpV:1.9V)、高能量(1.55Wh,AAA)、不消耗電解液和不污染環(huán)境等優(yōu)點。