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鋁空氣電池研究現狀與發展趨勢?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年09月09日  

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


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大規模商用的二次電池,但是近幾年來,面對移動電子設備和電動汽車等領域的巨大發展,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運而生,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主要來源于空氣中的氧氣,理論上的正極活性物質的量是無限的,所以電池理論容量主要取決于負極金屬的量,這類電池擁有更大的比容量。


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


鋁空氣電池結構和原理


從現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,理論比能量可達到8100Wh/kg目前研發的產品已經能達到300-400Wh/kg,遠高于當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離其熱力學平衡電位,其交換電流密度很小,電池放電時極化很大,導致電池的比功率只能達到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、無有害氣體產生。電池電化學反應消耗鋁、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良沉淀劑等。


(5)適應性強。電池結構和使用的原材料可根據實用環境和要求而變動,具有很強的適應性。


(6)電池負極原料鋁廉價易得。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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