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铝空气电池研究现状与发展趋势

2017-04-20 15:41
月城清浅
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铝空气燃料电池的理论比能量可达8100Wh/kg,具有成本低、比能量密度和比功率密度高等优点。作为一种特殊的燃料电池,铝空气电池在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业潜力。

金属空气电池概述

锂离子电池拥有较高的比能量,是目前研究较成熟且已经大规模商用的二次电池,但是近几年来,面对移动电子设备和电动汽车等领域的巨大发展,锂离子电池已难于满足其大容量的需求,特别是对能源依赖性很强的动力电池体系。因此,拥有比锂离子电池比容量大几倍的金属空气电池应运而生,比如锌空气电池、铝空气电池、镁空气电池、锂空气电池等。

由于这类电池的正极活性物质主要来源于空气中的氧气,理论上的正极活性物质的量是无限的,所以电池理论容量主要取决于负极金属的量,这类电池拥有更大的比容量。

其中,铝空气燃料电池的理论比能量可达8100Wh/kg,具有成本低、比能量密度和比功率密度高等优点。作为一种特殊的燃料电池,铝空气电池在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业潜力。

铝空气电池结构和原理

从现有的研究成果和电池特性来分析,铝空气电池具有如下特点:

(1)比能量高。铝空气电池是一种新型高比能电池,理论比能量可达到8100Wh/kg目前研发的产品已经能达到300-400Wh/kg,远高于当今各类电池的比能量。

(2)比功率中等。由于空气电极的工作电位远离其热力学平衡电位,其交换电流密度很小,电池放电时极化很大,导致电池的比功率只能达到50-200W/kg。

(3)使用寿命长。铝电极可以不断更换,因此铝空气电池寿命的长短取决于空气电极的工作寿命。

(4)无毒、无有害气体产生。电池电化学反应消耗铝、氧气和水,生成Al2O3˙nH2O,可用于干燥吸附剂和催化剂载体、研磨抛光磨料、陶瓷及污水处理的优良沉淀剂等。

(5)适应性强。电池结构和使用的原材料可根据实用环境和要求而变动,具有很强的适应性。

(6)电池负极原料铝廉价易得。相比于其他的金属,金属铝的价格比较低,金属阳极的制造工艺比较简单。

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