化學(xué)電池的一種。構(gòu)造原理與干電池(一種以糊狀電解液來產(chǎn)生直流電的化學(xué)電池)相似,所不同的只是它的氧化劑取自空氣中的氧。例如有一種空氣電池,以鋅為陽極,以氫氧化鈉為電解液,而陰極是多孔的活性炭,因此能吸附空氣中的氧以代替一般干電池中的氧化劑(二氧化錳)。
空氣電池的分類
鋅空氣電池
鋅空氣電池( zinc air battery),用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質(zhì),以鋅為負(fù)極,以氯化銨或苛性鹼溶液為電解質(zhì)的一種原電池。又稱鋅氧電池。分為中性和堿性兩個(gè)體系的鋅空氣電池,分別用字母A和P表示,其后再用數(shù)字表示電池的型號(hào)。
鋰空氣電池
在負(fù)極(金屬鋰)一側(cè)使用有機(jī)電解液,在正極(空氣)一側(cè)使用水性電解液。在兩種電解液之間設(shè)置只有鋰離子穿過的固體電解質(zhì)膜,將兩者隔開。這樣便可防止電解液混合,并促進(jìn)電池發(fā)生反應(yīng)。
負(fù)極用電解液組合使用的是含有鋰鹽的有機(jī)電解液。雖然不能棄用有機(jī)溶媒,但卻限定了使用方法。正極用水性電解液使用堿性水溶性凝膠,與微細(xì)化后的碳和低價(jià)氧化物催化劑形成的正極組合。
在鋰-空氣電池中,由于放電反應(yīng)生成的并非是固體的Li2O,而是容易溶解在水性電解液中的LiOH(氫氧化鋰)。氧化鋰在空氣電極堆積后,不會(huì)導(dǎo)致工作停止。水及氮等也不會(huì)穿過固體電解質(zhì)的隔壁,因此不存在與負(fù)極的鋰金屬發(fā)生反應(yīng)的危險(xiǎn)。而且,在充電時(shí),如果配置充電專用的正極,還可防止充導(dǎo)電致空氣電極的腐蝕和老化。
鋁空氣電池
鋁空氣電池的化學(xué)反應(yīng)與鋅空氣電池類似,鋁空氣電池以高純度鋁Al(含鋁99.99%)為正極、氧為負(fù)極,以氫氧化鉀(KOH)和氫氧化鈉(NaOH)水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧,在電池放電時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。鋁空氣電池的進(jìn)展十分迅速,它在EV上的應(yīng)用已取得良好效果,是一種很有發(fā)展前途的空氣電池。
鋁空氣電池的特點(diǎn)
1、比能量大
鋁空氣電池的實(shí)際比能量只達(dá)到350~400Wh/kg,這數(shù)值還不及它理論值的5%。但就是這5%不到的比能量也是鉛酸電池的7~8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。
若采用鋁空氣電池的電動(dòng)車,續(xù)駛里程明顯地提高。國外有關(guān)資料介紹,美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動(dòng)汽車上,有過只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達(dá)1600km的記錄。
2、品質(zhì)輕
我國開發(fā)和研制的牽引用動(dòng)力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh,總品質(zhì)為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總品質(zhì)僅45kg,為鉛酸蓄電池品質(zhì)的12%。由于電池品質(zhì)大大減輕,車輛的整備品質(zhì)也降低,可以提高車輛的裝載能量或延長續(xù)駛里程。
3、鋁沒有毒性和危險(xiǎn)性
鋁對人體不會(huì)造成傷害,可以回收循環(huán)使用,不污染環(huán)境。鋁的原材料豐富,已具有大規(guī)模的鋁冶煉廠,生產(chǎn)成本較低。鋁回收再生方便,回收再生成本也較低。而且可以采用更換鋁電極的方法,來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。
正如所有的事物有其優(yōu)秀的一面也有不足的一方一樣,鋁空氣電池也有不足之處
雖然它含有高的比能量,但比功率較低,充電和放電速度比較緩慢,電壓滯后,自放電率較大,需要采用熱管理系統(tǒng)來防止鋁空氣電池工作時(shí)的過熱。