1А

 

Батерията метал-въздух е активен материал, който използва метали с отрицателен електроден потенциал, като магнезий, алуминий, цинк, живак и желязо, като отрицателен електрод, и кислород или чист кислород във въздуха като положителен електрод.Цинково-въздушната батерия е най-изследваната и широко използвана батерия от серията метално-въздушни батерии.През последните 20 години учените са направили много изследвания върху вторичната цинково-въздушна батерия.Японската корпорация Sanyo произведе вторична цинково-въздушна батерия с голям капацитет.Цинково-въздушната батерия за трактор с напрежение 125V и капацитет 560A·h е разработена по метода на циркулация на въздушна и електрохидравлична сила.Съобщава се, че е прилаган в превозни средства и неговата плътност на разрядния ток може да достигне 80mA/cm2, а максимумът може да достигне 130mA/cm2.Някои компании във Франция и Япония използват метода на циркулираща цинкова суспензия за производство на вторичен ток цинк-въздух, а възстановяването на активните вещества се извършва извън батерията с действителна специфична енергия от 115 W · h/kg

Основни предимства на метално-въздушната батерия:

1) По-висока специфична енергия.Тъй като активният материал, използван във въздушния електрод, е кислород във въздуха, той е неизчерпаем.На теория капацитетът на положителния електрод е безкраен.В допълнение, активният материал е извън батерията, така че теоретичната специфична енергия на въздушната батерия е много по-голяма от тази на обикновения електрод от метален оксид.Теоретичната специфична енергия на металната въздушна батерия обикновено е повече от 1000 W · h/kg, което принадлежи към високоенергийното химическо захранване.
(2) Цената е евтина.Цинково-въздушната батерия не използва скъпи благородни метали като електроди, а материалите за батерията са обикновени материали, така че цената е евтина.
(3) Стабилна производителност.По-специално, цинково-въздушната батерия може да работи при висока плътност на тока след използване на прахообразен порест цинков електрод и алкален електролит.Ако се използва чист кислород за заместване на въздуха, ефективността на разреждането също може да бъде значително подобрена.Според теоретичните изчисления, плътността на тока може да се увеличи около 20 пъти.

Метално-въздушната батерия има следните недостатъци:

1), батерията не може да бъде запечатана, което е лесно да причини изсъхване и издигане на електролита, което засяга капацитета и живота на батерията.Ако се използва алкален електролит, също е лесно да се предизвика карбонизация, увеличаване на вътрешното съпротивление на батерията и повлияване на разреждането.
2), производителността при мокро съхранение е лоша, тъй като дифузията на въздуха в батерията към отрицателния електрод ще ускори саморазреждането на отрицателния електрод.
3), използването на порест цинк като отрицателен електрод изисква хомогенизиране на живак.Живакът не само вреди на здравето на работниците, но и замърсява околната среда и трябва да бъде заменен с инхибитор на корозията без живак.

Батерията метал-въздух е активен материал, който използва метали с отрицателен електроден потенциал, като магнезий, алуминий, цинк, живак и желязо, като отрицателен електрод, и кислород или чист кислород във въздуха като положителен електрод.Водният разтвор на алкален електролит обикновено се използва като електролитен разтвор на метално-въздушна батерия.Ако литий, натрий, калций и т.н. с по-отрицателен потенциал на електрода се използват като отрицателен електрод, тъй като те могат да реагират с вода, само неводен органичен електролит като устойчив на фенол твърд електролит или неорганичен електролит като разтвор на сол LiBF4 може използван.

1B

Магнезиево-въздушна батерия

Всяка двойка метал с отрицателен електроден потенциал и въздушен електрод може да образува съответна метално-въздушна батерия.Електродният потенциал на магнезия е относително отрицателен и електрохимичният еквивалент е относително малък.Може да се използва за сдвояване с въздушния електрод за образуване на магнезиева въздушна батерия.Електрохимичният еквивалент на магнезия е 0,454g/(A · h) Ф=- 2,69V。 Теоретичната специфична енергия на магнезиево-въздушната батерия е 3910W · h/kg, което е 3 пъти повече от тази на цинково-въздушната батерия и 5~ 7 пъти повече от тази на литиевата батерия.Отрицателният полюс на магнезиево-въздушната батерия е магнезий, положителният полюс е кислород във въздуха, електролитът е разтвор на KOH и може да се използва и неутрален електролитен разтвор.
Големият капацитет на батерията, потенциалът за ниска цена и високата безопасност са ключовите предимства на магнезиево-йонните батерии.Двувалентната характеристика на магнезиевия йон прави възможно пренасянето и съхраняването на повече електрически заряди с теоретична енергийна плътност 1,5-2 пъти по-голяма от тази на литиевата батерия.В същото време магнезият е лесен за извличане и широко разпространен.Китай има абсолютно предимство по отношение на ресурсите.След направата на магнезиева батерия нейното потенциално предимство в цената и атрибутът за безопасност на ресурсите са по-високи от литиевата батерия.По отношение на безопасността, магнезиевият дендрит няма да се появи на отрицателния полюс на магнезиево-йонната батерия по време на цикъла на зареждане и разреждане, което може да избегне нарастването на литиевия дендрит в литиевата батерия, пробивайки диафрагмата и причинявайки късо съединение на батерията, пожар и експлозия.Горните предимства правят магнезиевата батерия с големи перспективи за развитие и потенциал.

По отношение на най-новата разработка на магнезиеви батерии, Институтът по енергетика Кингдао на Китайската академия на науките постигна добър напредък в магнезиевите вторични батерии.Понастоящем тя е преодоляла техническото затруднение в производствения процес на магнезиеви вторични батерии и е разработила единична клетка с енергийна плътност от 560Wh/kg.Електрическо превозно средство с пълна магнезиева въздушна батерия, разработена в Южна Корея, може успешно да измине 800 километра, което е четири пъти повече от средния обхват на настоящите превозни средства, задвижвани от литиеви батерии.Редица японски институции, включително Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Tohoku University of Japan, Rixiang City, Miyagi Prefecture, и други индустриално-университетски изследователски институции и правителствени отдели активно насърчават изследванията с голям капацитет на магнезиева въздушна батерия.Zhang Ye, изследователската група на Modern Engineering College на Nanjing University и други проектираха двуслоен гел електролит, който реализира защитата на магнезиевия метален анод и регулирането на разрядните продукти и получи магнезиева въздушна батерия с висока енергийна плътност ( 2282 Wh · kg-1, въз основа на качеството на всички въздушни електроди и магнезиеви отрицателни електроди), което е далеч по-високо от магнезиево-въздушната батерия със стратегиите на легиращ анод и антикорозионен електролит в настоящата литература.
Като цяло, магнезиевата батерия все още е в предварителен етап на проучване в момента и все още има дълъг път преди широкомащабно популяризиране и приложение.


Време на публикуване: 17 февруари 2023 г
Търсите ли повече информация за професионалните продукти и решения за захранване на DET Power?Разполагаме с експертен екип, готов да ви помогне винаги.Моля, попълнете формуляра и наш търговски представител ще се свърже с вас скоро.