探究锌空气电池（Zinc-Air）的特性

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：然而，金属空气电池（锌或铝）在运行过程中要求有许多防范措施。由此可见，未来的电动汽车上很可能同时安装镍氢电池与锌空气电池。通过镍氢电池提供峰值电流需求，并实现刹车时的制动能量回收，而以锌空气电池满足长距离续航的能量需求。金属空气电池的循环寿命约为100次，总体效率约为50%。锌空气电池的能量密度可达到450W·h/kg，而铝空气电池的能量密度可望超过550W·h/kg。

各种金属空气电池产品（见图8-4）已经存在了几十年，从小型的纽扣电池到用于牲畜圈养的电动栅栏，并可持续数月供电的大型立方体电池，金属空气电池已广为人知。

图8-4 金属空气电池原理图（资料来源：ESA技术网站）

金属空气电池是利用悬浮在电解质中的金属颗粒而得来的，如粉末状锌悬浮在钾溶液中，在外部装有空气电极的束管内流动循环。这种电池可以产生驱动电动汽车功率需求的大电流密度。然而，金属空气电池（锌或铝）在运行过程中要求有许多防范措施。尽管如此，快速的再充电能力使其在电动汽车等应用中极具吸引力。

由此可见，未来的电动汽车上很可能同时安装镍氢电池与锌空气电池。通过镍氢电池提供峰值电流需求，并实现刹车时的制动能量回收，而以锌空气电池满足长距离续航的能量需求（1000km或以上）。丰田公司2008年宣布正在认真研究这种能为未来长续航能力电动汽车提供能量的电池技术。

金属空气电池能否取得成功依赖于多重因素，包括循环时金属或金属合金的选用、空气电极的控制（在这方面的研究落后于燃料电池）、液压系统和单体电池的小型化、系统热电控制、填充新的悬浮金属颗粒实现重复充电的可行性，以避免放电后电解液的过渡性能的改变。正在开发的可充电金属空气电池采用高能量密度的金属氧化物材料，如锌或铝。金属空气电池的阴极（空气电极）由多孔碳结构或浸渍在一定催化剂中的金属格栅组成。电解液能够保证OH-离子的顺利通过，包括液态的和固体的（聚合物膜对KOH是饱和的）。金属空气电池的循环寿命约为100次，总体效率约为50%。锌空气电池的能量密度可达到450W·h/kg，而铝空气电池的能量密度可望超过550W·h/kg。一旦金属空气电池的充电技术成熟，这种采用高能量密度、低成本材料的电池技术将非常有吸引力。

探究锌空气电池（Zinc-Air）的特性

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