鋁空氣電池研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

鋁空氣燃料電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg，具有成本低、比能量密度和比功率密度高等優(yōu)點。作為一種特殊的燃料電池，鋁空氣電池在軍事、民用、以及水底動力系統(tǒng)、電信系統(tǒng)后備動力源和便攜式電源等應(yīng)用方面具有巨大的商業(yè)潛力。

金屬空氣電池概述

鋰離子電池擁有較高的比能量，是目前研究較成熟且已經(jīng)大規(guī)模商用的二次電池，但是近幾年來，面對移動電子設(shè)備和電動汽車等領(lǐng)域的巨大發(fā)展，鋰離子電池已難于滿足其大容量的需求，特別是對能源依賴性很強(qiáng)的動力電池體系。因此，擁有比鋰離子電池比容量大幾倍的金屬空氣電池應(yīng)運(yùn)而生，比如鋅空氣電池、鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋰空氣電池等。

由于這類電池的正極活性物質(zhì)主要來源于空氣中的氧氣，理論上的正極活性物質(zhì)的量是無限的，所以電池理論容量主要取決于負(fù)極金屬的量，這類電池?fù)碛懈蟮谋热萘俊?/p>

其中，鋁空氣燃料電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg，具有成本低、比能量密度和比功率密度高等優(yōu)點。作為一種特殊的燃料電池，鋁空氣電池在軍事、民用、以及水底動力系統(tǒng)、電信系統(tǒng)后備動力源和便攜式電源等應(yīng)用方面具有巨大的商業(yè)潛力。

鋁空氣電池結(jié)構(gòu)和原理

從現(xiàn)有的研究成果和電池特性來分析，鋁空氣電池具有如下特點

（1）比能量高。鋁空氣電池是一種新型高比能電池，理論比能量可達(dá)到8100Wh/kg目前研發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)能達(dá)到300-400Wh/kg，遠(yuǎn)高于當(dāng)今各類電池的比能量。

（2）比功率中等。由于空氣電極的工作電位遠(yuǎn)離其熱力學(xué)平衡電位，其交換電流密度很小，電池放電時極化很大，導(dǎo)致電池的比功率只能達(dá)到50-200W/kg。

（3）使用壽命長。鋁電極可以不斷更換，因此鋁空氣電池壽命的長短取決于空氣電極的工作壽命。

（4）無毒、無有害氣體產(chǎn)生。電池電化學(xué)反應(yīng)消耗鋁、氧氣和水，生成Al2O3˙nH2O，可用于干燥吸附劑和催化劑載體、研磨拋光磨料、陶瓷及污水處理的優(yōu)良沉淀劑等。

（5）適應(yīng)性強(qiáng)。電池結(jié)構(gòu)和使用的原材料可根據(jù)實用環(huán)境和要求而變動，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

（6）電池負(fù)極原料鋁廉價易得。相比于其他的金屬，金屬鋁的價格比較低，金屬陽極的制造工藝比較簡單。

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