铝空气电池,顾名思义,是一种以铝和空气为主要材料的电池。具体来说,铝空气电池以高纯度铝(含铝99.99%)为负极、氧为正极,以氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧,在电池放电时产生化学反应,铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速,它在EV上的应用已取得良好效果,是一种很有发展前途的空气电池。
一、铝空气电池的优点
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。
二、铝空气电池的缺点
1、充电和放电速度较慢,电压滞后,自放电率较大,需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。
2、虽然铝对人体不会造成伤害,可以回收循环使用,不污染环境,但铝的原材料丰富,已具有大规模的铝冶炼厂,生产成本较低,回收再生方便,回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法,来解决铝空气电池充电较慢的问题。
3、铝空气电池在军事、民用、水下动力系统、电信系统的备用电源和便携式电源方面具有巨大的商业潜力,但目前尚未大规模商业化生产。
4、铝空气电池的研究和开发仍面临诸多挑战,如铝阳极成本高、放电性能差,电池停机状态下的自腐蚀严重等。
总之,铝空气电池作为一种新型的高效绿色电池,具有许多优点,但也存在一些不足。随着科技的进步和人们对环保、节能、低碳等理念的不断追求,铝空气电池的研究和开发将会更加深入,其应用前景也将更加广泛。