金属空气电池是以金属为燃料,与空气中的氧气发生氧化复原反响发生电能的一种特别燃料电池。
金属空气电池以生动的金属作为阳极,具有安全、环保、单位体积内的包括的能量高级许多长处。具有非常杰出的开展和运用远景,乃至被寄予厚望代替当时新动力轿车首要的动力电池类型—锂离子动力电池。
制作金属空气电池,可选用的原资料比较丰富。现在现已获得研讨开展的金属空气电池首要有铝空气电池、镁空气电池、锌空气电池、锂空气电池等。这几种类型的金属空气电池有的现已具有大规模量产的条件,有的还停留在实验室阶段,有的现已在电动轿车方面获得杰出的运用效果,并行将大规模装载新动力车辆。
铝空气电池以高纯度铝Al(含铝99.99%)为负极、氧为正极,以氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。铝吸取空气中的氧,在电池放电时发生化学反响,铝和氧效果转化为氧化铝。
关于电动轿车来说,铝空气电池具有质量轻、比能量大的显著特点。资料显现,铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg,现在的实践比能量约完成了350Wh/kg,是锂电池的2.3倍,镍氢电池的6倍,铅酸电池的7倍多。
据相关资料,美国加利福尼亚州在运用铝空气电池的电动轿车上,有过只替换一次铝电极续驶路程达1600km的记载。
美铝加拿大公司和以色列公司Phinergy新展现的100公斤重的铝空气电池贮存了可行进3000公里的满意电量。
云铝股份与昆明冶金研讨院一起出资组成创能铝空气电池股份有限公司,出资铝-空气电池研制项目。现在,创能铝空气电池研制项目正在推动中。
我国动力与PHINERGY建立合资公司,方案在大巴、旅游车、物流轿车及运动型多用途轿车等电动车型推行铝空气电池。并方案在大陆、香港、澳门进行推行。
不足之处在于,镁阳极的反响功率较低,空气阴极的响应速度较慢,虽然这种电池可以贮存许多能量,可是将能量转换成实践的动力非常有限。
据报道,韩国研制的一辆搭载完好镁空气电池的电动轿车能成功行进800公里,是当时锂电池动力轿车均匀续航才能的4倍
日本多家组织包括古河电池、尼康、日产轿车、日本东北大学、宫城县日向市等产学研组织和政府部门正积极地推动镁空气电池的大容量化研讨。
日本Agua Power公司已成功开发制作和商业化镁空气电池,现已注册专利16个。
该电池由5个单体电池串联而成,以AZ31镁合金为阳极,以10%的NaCl溶液为电解液,以上述空气分散电极和锰氧化物催化剂为阴极。该镁空气电池的外观尺度为200×150×150 mm3,分量为2.3 kg,单位体积内的包括的能量可达430 Wh/kg,最大输出功率可达80W。
某公司出产的镁空气电池运用水作为电解液,其自带的LED灯可继续照明90至100小时,一次可为20部智能手机充电。这种镁空气电池作为应急电源运用。
锌空气电池又称锌氧电池,用活性炭吸附空气中的氧或纯氧作为正极活性物质,以锌为负极,以氯化铵或苛性碱溶液为电解质的一种原电池。
比能量高,可到达340Wh/kg。安全、放电稳定性很高、本钱低价。分量是锂电池的50%,续驶路程是锂电池的200%,初装价格约为锂电池的40%。
国内某锌空气电池制作公司联合某整车制作商方案本年推出500辆12米装载锌空气电池的纯电动公交车,整车造价百万,其间电池价格约为40万。
依据方案该公司2017年将出产出满意3000辆电动轿车运用的锌空气动力电池。
锂空气电池用锂作阳极,以空气中的氧气作为阴极。放电时,阳极的锂开释电子后成为锂阳离子(Li ),Li 穿过电解质资料,在阴极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂(Li2O)或许过氧化锂(Li2O2),并留在阴极。锂空气电池的开路电压为2.91 V。
锂空气电池的比能量是锂离子电池的10倍,体积更小,分量更轻。不足之处在于,仍处于实验室阶段,完成商业化尚需求10年左右的时刻。
英国剑桥大学所研制出的锂空气电池可以循环充电2000次以上。该电池在理论上的动力运用功率超越90%。
美国IBMAlmaden Reseach Center正在进行锂空气电池研讨,日本旭化成株式会社和Central硝子株式会社两家企业参加了该项目。研讨小组方案到2020年完成锂空气电池的大量出产和推行运用。