延长金属空气电池使用寿命的方法

如何延长金属空气电池的使用寿命

金属空气电池是最轻的电池类型之一，但它们可能有一个重要的限制:当不使用时，它们会迅速降解，因为腐蚀会侵蚀金属电极。现在，麻省理工学院的研究人员找到了一种方法，可以显著降低电池的腐蚀，延长电池的使用寿命。

金属空气电池结构

尽管一般的可充电锂离子电池在储存一个月后只能损耗5%的电量，但关于许多应用来说，它们太贵、太重了。初级(不可充电)铝空气电池更便宜、更轻，但每月可损耗高达80%的电量。麻省理工学院的设计通过在电极和电解质之间引入油障，克服了铝空气电池的腐蚀问题。当电池处于待机状态时，电极之间的液体会吸收铝。一旦电池被使用，油就会被迅速抽出，并被电解液取代。结果，能量损耗降低到每月0.02%，是原来的千倍多。

虽然其他一些方法已经被用来延长金属空气电池的保质期，这些方法可能会牺牲性能。大多数其他方法包括用不同的、腐蚀性较低的化学配方替换电解质，但这些替代方法极大地降低了电池功率。其他方法包括在储存期间将液体电解质抽出，在使用前再抽出。这些方法仍然可能造成严重的腐蚀，并可能堵塞电池组中的管道系统。因为即使在电解液从电池中排出后，铝也会吸收水分，所以剩余的电解液会附着在铝电极的表面。电池结构复杂，电解液容易被困住，导致持续腐蚀。

新电池系统的关键在于电池电极之间的保护。当电池使用时，护罩的两侧都充满液体电解质，但当电池处于待机状态时，油被泵入最靠近铝电极的一侧，以保护铝表面不受电解质的伤害。新的电池系统还利用了铝的疏水性，也就是说，当铝浸入水中时，它会从表面排斥油。因此，当电池被重新激活，电解液被抽回时，电解液很容易将油从铝表面排出，从而恢复电池的电力容量。具有讽刺意味的是，麻省理工学院的腐蚀抑制方法利用了铝的相同特性来促进传统系统的腐蚀。结果是，铝空气电池的原型有一个更长的货架寿命比传统的铝空气电池。研究人员说，当电池被重复使用，然后让它待机一到两天，麻省理工学院的设计持续了24天，而传统的设计只持续了3天。研究人员报告说，即使缩小后的原铝空气电池组包含了油和泵系统，它们仍然比电动汽车的可充电锂离子电池轻5倍。

除了非常便宜之外，铝是我们所了解的化学上能量密度最大的存储材料之一，也就是说，它可以存储和传输的能量比除了溴以外的任何东西都多，而溴是昂贵的、危险的，而且具有可比性。许多专家认为，铝空气电池可能是唯一可行的替代锂离子电池和汽车汽油。铝空气电池已被用作电动汽车的增程器，以补充内置的可充电电池，在内置电池耗尽时新增许多额外的里程。它们有时也被用作偏远地区或一些水下航行器的电源。但是，尽管这些电池可以储存很长时间，只要它们不被使用，一旦它们第一次被打开，它们就会迅速退化。