鋁空氣電池,顧名思義,是一種以鋁和空氣為主要材料的電池。具體來說,鋁空氣電池以高純度鋁(含鋁99.99%)為負極、氧為正極,以氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧,在電池放電時產生化學反應,鋁和氧作用轉化為氧化鋁。鋁空氣電池的進展十分迅速,它在EV上的應用已取得良好效果,是一種很有發展前途的空氣電池。
一、鋁空氣電池的優點
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。
二、鋁空氣電池的缺點
1、充電和放電速度較慢,電壓滯后,自放電率較大,需要采用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱。
2、雖然鋁對人體不會造成傷害,可以回收循環使用,不污染環境,但鋁的原材料豐富,已具有大規模的鋁冶煉廠,生產成本較低,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。
3、鋁空氣電池在軍事、民用、水下動力系統、電信系統的備用電源和便攜式電源方面具有巨大的商業潛力,但目前尚未大規模商業化生產。
4、鋁空氣電池的研究和開發仍面臨諸多挑戰,如鋁陽極成本高、放電性能差,電池停機狀態下的自腐蝕嚴重等。
總之,鋁空氣電池作為一種新型的高效綠色電池,具有許多優點,但也存在一些不足。隨著科技的進步和人們對環保、節能、低碳等理念的不斷追求,鋁空氣電池的研究和開發將會更加深入,其應用前景也將更加廣泛。