鋁空氣電池工作原理_鋁空氣電池致命缺點

2020-11-26 電子發燒友

　　鋁空氣電池工作原理

　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（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。

　　鋁空氣電池構造特點

　　在單體電池中以鋁（Al）為負極、氧為正極，在鋁空氣電池兩側有一對輔助空氣電極，作為鋁空氣電池正極，在工作時只消耗鋁和少量的水。

　　鋁空氣電池主要特點

　　（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，遠高於當今各類電池的比能量。

　　（2）比功率中等。由於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於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，可用於乾燥吸附劑和催化劑載體、研磨拋光磨料、陶瓷及汙水處理的優良沉澱劑等。

　　（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，具有很強的適應性。

　　（6）電池負極原料鋁廉價易得。相比於其他的金屬，金屬鋁的價格比較低，金屬陽極的製造工藝比較簡單。


　　鋁空氣電池致命缺點

　　鋁對人體不會造成傷害，可以回收循環使用，不汙染環境。鋁的原材料豐富，已具有大規模的鋁冶煉廠，生產成本較低。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低。而且可以採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，電壓滯後，自放電率較大，需要採用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱。

　　鋁空氣電池研發進展

　　美鋁加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公裡的足夠電量。

　　使用這種電池的汽車仍需保留鋰電子電池，鋁電池只在鋰電池電量耗盡後才啟動，因此可以用很長時間，期間只需每月加注清水。通常在一年左右達到使用極限後，到服務站更換充滿電的鋁電池即可。（此處應該是更換新的鋁板）

　　新電池並不是從普通電網充電，而是在美鋁公司水電站的熔煉車間充電，充滿電的電池其實是一塊大部分由鋁製成的厚重面板。鋁板利用從空氣中吸收的氧氣以及用戶給汽車加的水產生化學作用，將鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量，為汽車持續提供動力。鋁的氧化反應在鋁暴露在空氣中時會自然發生，表面的氧化鋁會阻止深層的鋁繼續發生反應，新電池採用的新技術則包含了電解質可溶解表面氧化層，使反應持續進行。

　　鋁空氣電池發展前景

　　1、電動車電源的有力競爭者

　　當前制約電動車產業發展的主要因素不是電動車本身，而是其動力系統，更確切地說是電池。從金屬空氣電池（包括鋁空氣電池和鋅空氣電池）的本性和進展狀態來看，它在其他競爭者面前具有非常誘人的魅力。首先，鋁空氣電池具有300~400wh/kg高比能量，這是上述任何一個競爭對手難以達到的，同時又是電動車行駛距離得以跟汽油車相比的根本保證。其次，鋁空氣電池可以採取機械式「充電」，只要幾分鐘就可以方便地更換新的鋁電極，使電池「充足電」，又可繼續行駛。這是任何二次電池做不到的。再加上氧電極催化劑成本下降，鋁電極利用率提高，促使電池成本大幅度下降。況且電池價格乃是它能否用於電動車、能否被市場接受的最關鍵性因素。

　　2、潛艇AIP系統的優秀能源

　　使用鋁氧燃料電池取代氫氧燃料電池用於潛艇AIP系統之後，其唯一的區別是用鋁負極取代了氫負極。Altek公司的鋁空氣燃料電池最新研究成果已表明，負極鋁的利用率可以達到90%，大於燃料電池的能量轉換效率。此外，鋁是很輕的金屬，它的重量小於氫及氫源裝置的總重量。因而整個AIP系統的重量和體積將會減小，即提高了AIP系統的能量密度，從而延長了潛艇的一次性水下航行裡程。

　　3、水下機器人的最佳動力電源

　　挪威的HUGIN3000水下機器人採用鋁過氧化氫電池作動力。該電池的氧電極使用由過氧化氫分解而來的氧。每kg過氧化氫可以生成0.471kg的氧。當用於鋁氧電池工作時，它可以產生2~2.4kWh的電能。電池每次放完電後，鋁負極和電解液重新更換，同時要補充過氧化氫，這些工作只要幾分鐘就可完成。HUGIN3000水下機器人的排水量為2.4立方米，下潛深度達到水下600~3000m，在900W額定負荷條件下可以連續工作48h。即電池要輸出能量43.2kWh，只需攜帶過氧化氫18~20kg即可。

　　4、價廉物美的高能電源

　　對於大部分行動網路中繼站來說，它們處於偏僻地區，往往無人值班，且早晚氣溫變化很大，致使蓄電池的浮充電流變大，失水量加大，電池容量下降，壽命縮短。由於鋁空氣電池的比能量是鉛蓄電池的6~8倍，這意味著電池連續工作時間可以延長6~8倍，這對於確保中繼站工作的可靠性和減少維護人員的勞動強度，以節約維護費用均是有利的。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 鋁空氣電池結構及致命缺點
    打開APP 鋁空氣電池結構及致命缺點 發表於 2017-12-19 18:12:24 　　鋁空氣電池 　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（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。
  • 鋁空氣電池的應用領域及前景
    我認為雖然優點很優，缺點也比較顯而易見： 1.比功率較低，充電和放電速度比較緩慢； 2.電壓滯後，自放電率較大； 　　 　　3.需要採用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱 　　所以說前景的話，肯定是有的，但是在這些致命缺點解決以前，短時間內是不會取代鋰離子電池。
  • 如何自製鋁空氣電池_鋁空氣電池製作方法教程詳解
    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。 　　在單體電池中以鋁（Al）為負極、氧為正極，在鋁空氣電池兩側有一對輔助空氣電極，作為鋁空氣電池正極，在工作時只消耗鋁和少量的水。
  • 空氣電池原理_空氣電池分類
    打開APP 空氣電池原理_空氣電池分類 網絡整理 發表於 2020-12-28 15:33:45 　　空氣電池原理 　　空氣電池是化學電池的一種
  • 鋁空氣電池替代鋰離子電池?快別逗了!
    市場人士認為，金屬空氣電池有可能給馬斯克「一記悶棍」，他的超級電池工廠可能還沒破土動工，就已經被人甩在後面了。不過，也有業內人士認為，對於車載應用，鋁空氣電池依然是個未知數。在這方面，鋁空氣電池甚至還比不上氫燃料電池。
  • 電池黑科技!深度解析鋁空氣電池技術
    鋁空氣電池是金屬空氣電池的一種，這種電池號稱是一種「僅加加水，就能續航3000Km」的怪物電池，能夠把市面上現存的電池都虐成渣！事實真的如此嗎？接下來，我們就對鋁空氣電池技術進行解析。
  • 鋁空氣電池概念股有哪些_鋁空氣電池概念股一覽
    目前鋁空氣電池已經得到了普遍的運用，鋁空氣電池的市場也十分的可觀，越來越多的人投入到鋁空氣電池當中。那麼鋁空氣電池有哪些概念股呢？本文介紹了鋁空氣電池的十個概念股。 　　鋁空氣電池概念股一——方興科技 　　安徽方興科技股份有限公司是由中國512家重點企業之一的安徽華光玻璃集團作為主發起人，與浙江大學、國家建材局蚌埠玻璃工業設計研究院、蚌埠市建設投資有限公司、蚌埠市珠光複合材料有限責任公司聯合發起，經安徽省人民政府批准設立的股份有限公司。
  • 解析鋁空氣電池:緣何無法替代鋰離子電池?
    近日，美國鋁業公司與以色列Phinergy公司在蒙特婁向大眾展示了這樣一種具有超級續航能力的電池技術：100公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公裡的足夠電量，只需每月加注清水。相比之下，特斯拉ModelS的電池超過500公斤，而行駛裡程不到500公裡。　　鋁空氣電池真的只需加水就能續航？
  • 鋁空氣電池到底靠不靠譜
    鋁空氣電池介紹 　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液為電解質。 　　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,您了解嗎?
    鋁空氣電池在單體電池中以鋁為負極、氧為正極，在工作時只消耗鋁和少量的水，當鋁和水消耗完了就沒法工作了。它是一次電池，不能充電，需要更換鋁電極才能繼續工作。這類電池理論上的正極活性物質的量是無限的，所以電池理論容量主要取決於負極金屬的量，這類電池擁有更大的比容量。
  • 鋁空氣電池會替代鋰電池嗎
    鋁空氣電池簡介 　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（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。
  • 鋁空氣電池取代鋰電池是笑話?
    從這些方面來說，鋁空氣電池確實是一個突破，明顯優於鋰離子電池。不過，由於鋁空氣電池在放電過程中陽極腐蝕會產生氫，這不僅會導致陽極材料的過度消耗，而且還會增加電池內部的電學損耗。這嚴重阻礙了鋁-空氣電池的商業化進程。
  • 鋁空氣電池研究現狀及發展趨勢詳解
    金屬空氣電池概述 　　鋰離子電池擁有較高的比能量，是目前研究較成熟且已經大規模商用的二次電池，但是近幾年來，面對移動電子設備和電動汽車等領域的巨大發展，鋰離子電池已難於滿足其大容量的需求，特別是對能源依賴性很強的動力電池體系。因此，擁有比鋰離子電池比容量大幾倍的金屬空氣電池應運而生，比如鋅空氣電池、鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋰空氣電池等。
  • 韓國研發新型鋁空氣電池 解決裡程焦慮
    【太平洋汽車網 行業頻道】據日前外媒報導，韓國蔚山國際科學技術研究所（Ulsan National Institute of Science and Technology）的研究人員研發了一款鋁空氣電池。利用錳酸鹽銀納米材料作為鋁空氣電池的催化劑，可大大提升純電動車行的續航能力，並解決充電慢的問題。
  • 解決裡程焦慮,韓國研發新型鋁空氣電池
    >日前據外媒報導稱，韓國蔚山國際科學技術研究所（Ulsan National Institute of Science and Technology）的研究人員利用新型催化劑研發了一款鋁空氣電池該電池可大大提升純電動車行的續航能力，並可以通過換電方式，解決充電慢的問題。韓國研發團隊在研發中發現，如果利用錳酸鹽銀納米材料作為鋁空氣電池的催化劑，可以製造出成本更低、性能更安全、載電量更高的新型鋁空氣電池。這種催化劑由於使用了價格相對低廉的銀，並替代了傳統鋁空氣電池催化劑中的鉑，兩種金屬的價格相差約50倍，所以使電池成本大大降低。
  • 雲企實現鋁-空氣電池量產
    在雲南創能斐源金屬燃料電池有限公司，工作人員拿著一盞鹽水（海水）多功能燈，為記者展示了鋁-空氣電池的妙用。 不依賴電網的電池 鋁-空氣電池是一種以金屬鋁為能源載體的燃料電池，它通過特製的金屬鋁電極，在特製的空氣電極催化作用下，與空氣中的氧發生電化學反應釋放能量，具有能量密度高、安全性能好、工作溫度寬、安靜環保、使用壽命長、擱置無衰減、環境適應性強、性價比高等特點。
  • 大功率鋁空氣電池升壓電源的研製
    一、 引言1．1　鋁空氣電池的特點　　文章[1]，及專利[2]，[3]中對鋁空電池都有過較為詳細的描述，特別是專利[2]，[3]對鋁空電池的特性及升壓電源原理等都有較為深入的表述。這使得鋁空氣電池的大功率升壓電源無論是在電路設計、元器件選擇、印刷電路板設計還是在生產工藝上都要進行特別的處理。二、 開發升壓電源的幾個關鍵技術點2．1　限制衝擊電流的措施　　由於鋁空氣電池的動態特性較差，開路電壓與逆變過程的動態波形最高電壓值之間的差值——「動態差值」，就是電路設計的第一個難點。
  • 雲企實現鋁空氣電池量產
    在雲南創能斐源金屬燃料電池電池有限公司，工作人員拿著一盞鹽水（海水）多功能燈，為記者展示了鋁-空氣電池的妙用。不依賴電網的電池鋁-空氣電池是一種以金屬鋁為能源載體的燃料電池，它通過特製的金屬鋁電極，在特製的空氣電極催化作用下，與空氣中的氧發生電化學反應釋放能量，具有能量密度高、安全性能好、工作溫度寬、安靜環保、使用壽命長、擱置無衰減、環境適應性強、性價比高等特點。
  • 「鋁+水+空氣」就能發電?鋁燃料電池來啦!
    用「鋁+水+空氣」發電，看似不可思議，但是這項「黑科技」已然成為現實。近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所動力鋰電池工程實驗室的研究團隊研製出了新型千瓦級的石墨烯基鋁燃料電池發電系統，為電源安全及長效應用探索出了新的方向。
  • 電動汽車鋁空氣電池 你見過嗎?
    最近在蒙特婁的維倫紐夫賽車場上的一臺電動汽車測試中傳出了驚人的消息，搭載了由　Alcoa(美鋁公司)和以色列Phinergy公司共同開發的鋁空氣電池的試驗車竟然開出了994英裡（1600公裡）的裡程，眾所周知，一般的電動汽車裡程只能達到150到200公裡，這也是阻擾電動汽車普及的絆腳石，而現在一直採用的鋰離子電池提升的空間也非常的有限，所以一些機構都在積極研發新型的電池材料