鋁空氣電池

　　1、工作原理

　　鋁空氣電池的化學(xué)反應(yīng)與鋅空氣電池類(lèi)似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負(fù)極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。鋁空氣電池的進(jìn)展十分迅速，它在EV上的應(yīng)用已取得良好效果，是一種很有發(fā)展前途的空氣電池。

　　2、構(gòu)造特點(diǎn)

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

　　3、主要特點(diǎn)

　　比能量大

　　鋁空氣電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg，2014年的鋁空氣電池的實(shí)際比能量只達(dá)到350Wh/kg，但也是鉛酸電池的7～8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。采用鋁空氣電池后，車(chē)輛能夠明顯地提高續(xù)駛里程，國(guó)外有關(guān)資料介紹，美國(guó)加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動(dòng)汽車(chē)上，有過(guò)只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達(dá)1600km的記錄。

　　質(zhì)量輕

　　我國(guó)開(kāi)發(fā)和研制的牽引用動(dòng)力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh，總質(zhì)量為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總質(zhì)量?jī)H45kg，為鉛酸蓄電池質(zhì)量的12%。由于電池質(zhì)量大大減輕，車(chē)輛的整備質(zhì)量也降低，可以提高車(chē)輛的裝載能量或延長(zhǎng)續(xù)駛里程。

　　無(wú)毒危險(xiǎn)

　　鋁對(duì)人體不會(huì)造成傷害，可以回收循環(huán)使用，不污染環(huán)境。鋁的原材料豐富，已具有大規(guī)模的鋁冶煉廠(chǎng)，生產(chǎn)成本較低。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低。而且可以采用更換鋁電極的方法，來(lái)解決鋁空氣電池充電較慢的問(wèn)題。

　　雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低，充電和放電速度比較緩慢，電壓滯后，自放電率較大，需要采用熱管理系統(tǒng)來(lái)防止鋁空氣電池工作時(shí)的過(guò)熱。

　　4、海洋電池

　　1991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁－空氣－海水為能源的新型電池，稱(chēng)之為海洋電池。它是一種無(wú)污染、長(zhǎng)效、穩(wěn)定可靠的電源。海洋電池徹底改變了以往海上航標(biāo)燈兩種供電方式：一是一次性電池，如鋅錳電池、鋅銀電池、鋅空（氣）電池等。這些電池體積大，電能低，價(jià)格高。二是先充電后給電的二次性電源，如鉛蓄電池，鎳鎘電池等。這種電池要定期充電，工作量大，費(fèi)用高。

　　海洋電池，是以鋁合金為電池負(fù)極，金屬（Pt、Fe）網(wǎng)為正極，用取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，它靠海水中的溶解氧與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電能的。我們知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，為獲得這部分氧，科學(xué)家把正極制成仿魚(yú)鰓的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以增大表面積，吸收海水中的微量溶解氧。這些氧在海水電解液作用下與鋁反應(yīng)，源源不斷地產(chǎn)生電能。兩極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：（Al）：4Al－12e=4Al3+

　　正極：（Pt或Fe等）：3O2+6H2O十12e=12OH－

　　總反應(yīng)式：4Al+3O2十6H2O=4Al(OH)3↓

　　海洋電池本身不含電解質(zhì)溶液和正極活性物質(zhì)，不放入海洋時(shí)，鋁極就不會(huì)在空氣中被氧化，可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存。用時(shí)，把電池放入海水中，便可供電，其能量比干電池高20～50倍。 電池設(shè)計(jì)使用周期可長(zhǎng)達(dá)一年以上，避免經(jīng)常交換電池的麻煩。即使更換，也只是換一塊鋁板，鋁板的大小，可根據(jù)實(shí)際需要而定。 海洋電池沒(méi)有怕壓部件，在海洋下任何深度都可以正常了作。海洋電池，以海水為電解質(zhì)溶液，不存在污染，是海洋用電設(shè)施的能源新秀。

　　5、研發(fā)進(jìn)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(chǔ)存了可行駛3000公里的足夠電量。

　　使用這種電池的汽車(chē)仍需保留鋰電子電池，鋁電池只在鋰電池電量耗盡后才啟動(dòng)，因此可以用很長(zhǎng)時(shí)間，期間只需每月加注清水。通常在一年左右達(dá)到使用極限后，到服務(wù)站更換充滿(mǎn)電的鋁電池即可。

　　新電池并不是從普通電網(wǎng)充電，而是在美鋁公司水電站的熔煉車(chē)間充電，充滿(mǎn)電的電池其實(shí)是一塊大部分由鋁制成的厚重面板。鋁板利用從空氣中吸收的氧氣以及用戶(hù)給汽車(chē)加的水產(chǎn)生化學(xué)作用，將鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量，為汽車(chē)持續(xù)提供動(dòng)力。鋁的氧化反應(yīng)在鋁暴露在空氣中時(shí)會(huì)自然發(fā)生，表面的氧化鋁會(huì)阻止深層的鋁繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，新電池采用的新技術(shù)則包含了電解質(zhì)可溶解表面氧化層，使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。