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(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產(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

　　在單體電池中以鋁（Al）為負極、氧為正極，在鋁空氣電池兩側(cè)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。

　　3、主要特點

　　比能量大

　　鋁空氣電池的理論比能量可達8100Wh/kg，2014年的鋁空氣電池的實際比能量只達到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，車輛能夠明顯地提高續(xù)駛里程，國外有關(guān)資料介紹，美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上，有過只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達1600km的記錄。

　　質(zhì)量輕

　　我國開發(fā)和研制的牽引用動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)量僅45kg，為鉛酸蓄電池質(zhì)量的12%。由于電池質(zhì)量大大減輕，車輛的整備質(zhì)量也降低，可以提高車輛的裝載能量或延長續(xù)駛里程。

　　無毒危險

　　鋁對人體不會造成傷害，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，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，來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。

　　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)來防止鋁空氣電池工作時的過熱。

　　4、海洋電池

　　1991年，我國首創(chuàng)以鋁－空氣－海水為能源的新型電池，稱之為海洋電池。它是一種無污染、長效、穩(wěn)定可靠的電源。海洋電池徹底改變了以往海上航標燈兩種供電方式：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，費用高。

　　海洋電池，是以鋁合金為電池負極，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，鋁極就不會在空氣中被氧化，可以長期儲存。用時，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)計使用周期可長達一年以上，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)實際需要而定。 海洋電池沒有怕壓部件，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公里的足夠電量。

　　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后才啟動，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后，到服務(wù)站更換充滿電的鋁電池即可。

　　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間充電，充滿電的電池其實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給汽車加的水產(chǎn)生化學(xué)作用，將鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量，為汽車持續(xù)提供動力。鋁的氧化反應(yīng)在鋁暴露在空氣中時會自然發(fā)生，表面的氧化鋁會阻止深層的鋁繼續(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)進行。