铝空气电池,是实际比能量高达300~400Wh/kg且对环境非常友好的优秀电池。
铝空气电池 - 工作原理
铝空气电池的化学反应与锌空气电池类似,铝空气电池以高纯度铝Al(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。
铝空气电池 - 构造特点
在单体电池中以铝(Al)为负极、氧为正极,在铝空气电池两侧有一对辅助空气电极,作为铝空气电池正极,在工作时只消耗铝和少量的水。
铝空气电池的特点:
比能量大
铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg,目前的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg,但也是铅酸电池的7~8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。采用铝空气电池后,车辆能够明显地提高续驶里程,国外有关资料介绍,美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上,有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。
质量轻
我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh,总质量为375kg。而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg,为铅酸蓄电池质量的12%。由于电池质量大大减轻,车辆的整备质量也降低,可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。
铝没有毒性和危险性
铝对人体不会造成伤害,可以回收循环使用,不污染环境。铝的原材料丰富,已具有大规模的铝冶炼厂,生产成本较低。铝回收再生方便,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。
虽然铝空气电池含有高的比能量,但比功率较低,充电和放电速度比较缓慢,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。
铝空气电池 - 海洋电池
1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池,称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式:一是一次性电池,如锌锰电池、锌银电池、锌空(气)电池等。这些电池体积大,电能低,价格高。二是先充电后给电的二次性电源,如铅蓄电池,镍镉电池等。这种电池要定期充电,工作量大,费用高。
海洋电池,是以铝合金为电池负极,金属(Pt、Fe)网为正极,用取之不尽的海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。我们知道,海水中只含有0.5%的溶解氧,为获得这部分氧,科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构,以增大表面积,吸收海水中的微量溶解氧。
海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质,不放入海洋时,铝极就不会在空气中被氧化,可以长期储存。用时,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20~50倍。 电池设计使用周期可长达一年以上,避免经常交换电池的麻烦。即使更换,也只是换一块铝板,铝板的大小,可根据实际需要而定。 海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深度都可以正常了作。海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污染,是海洋用电设施的能源新秀。