铝空气电池工作原理介绍

铝空气电池工作原理

铝空气电池的化学反应与锌空气电池类似，铝空气电池以高纯度铝Al（含铝99.99%）为负极、氧为正极，以氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速，它在EV上的应用已取得良好效果，是一种很有发展前途的空气电池。

铝空气电池构造特点

在单体电池中以铝（Al）为负极、氧为正极，在铝空气电池两侧有一对辅助空气电极，作为铝空气电池正极，在工作时只消耗铝和少量的水。

铝空气电池工作原理_铝空气电池致命缺点

铝空气电池主要特点

（1）比能量高。铝空气电池是一种新型高比能电池，理论比能量可达到8100Wh/kg目前研发的产品已经能达到300-400Wh/kg，远高于当今各类电池的比能量。

（2）比功率中等。由于空气电极的工作电位远离其热力学平衡电位，其交换电流密度很小，电池放电时极化很大，导致电池的比功率只能达到50-200W/kg。

（3）使用寿命长。铝电极可以不断更换，因此铝空气电池寿命的长短取决于空气电极的工作寿命。

（4）无毒、无有害气体产生。电池电化学反应消耗铝、氧气和水，生成Al2O3·nH2O，可用于干燥吸附剂和催化剂载体、研磨抛光磨料、陶瓷及污水处理的优良沉淀剂等。

（5）适应性强。电池结构和使用的原材料可根据实用环境和要求而变动，具有很强的适应性。

（6）电池负极原料铝廉价易得。相比于其他的金属，金属铝的价格比较低，金属阳极的制造工艺比较简单。

铝空气电池致命缺点

铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。铝回收再生方便，回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。

正如所有的事物有其优秀的一面也有不足的一方一样，铝空气电池也有不足之处。

虽然它含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。

铝空气电池研发进展

美铝加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的铝空气电池储存了可行驶3000公里的足够电量。

使用这种电池的汽车仍需保留锂电子电池，铝电池只在锂电池电量耗尽后才启动，因此可以用很长时间，期间只需每月加注清水。通常在一年左右达到使用极限后，到服务站更换充满电的铝电池即可。（此处应该是更换新的铝板）

新电池并不是从普通电网充电，而是在美铝公司水电站的熔炼车间充电，充满电的电池其实是一块大部分由铝制成的厚重面板。铝板利用从空气中吸收的氧气以及用户给汽车加的水产生化学作用，将铝变成氧化铝，从而释放出能量，为汽车持续提供动力。铝的氧化反应在铝暴露在空气中时会自然发生，表面的氧化铝会阻止深层的铝继续发生反应，新电池采用的新技术则包含了电解质可溶解表面氧化层，使反应持续进行。

铝空气电池发展前景

1、电动车电源的有力竞争者

当前制约电动车产业发展的主要因素不是电动车本身，而是其动力系统，更确切地说是电池。从金属空气电池（包括铝空气电池和锌空气电池）的本性和进展状态来看，它在其他竞争者面前具有非常诱人的魅力。首先，铝空气电池具有300~400wh/kg高比能量，这是上述任何一个竞争对手难以达到的，同时又是电动车行驶距离得以跟汽油车相比的根本保证。其次，铝空气电池可以采取机械式“充电”，只要几分钟就可以方便地更换新的铝电极，使电池“充足电”，又可继续行驶。这是任何二次电池做不到的。再加上氧电极催化剂成本下降，铝电极利用率提高，促使电池成本大幅度下降。况且电池价格乃是它能否用于电动车、能否被市场接受的最关键性因素。

2、特种AIP系统的优秀能源

使用铝氧燃料电池取代氢氧燃料电池用于特种AIP系统之后，其唯一的区别是用铝负极取代了氢负极。Altek公司的铝空气燃料电池最新研究成果已表明，负极铝的利用率可以达到90%，大于燃料电池的能量转换效率。此外，铝是很轻的金属，它的重量小于氢及氢源装置的总重量。因而整个AIP系统的重量和体积将会减小，即提高了AIP系统的能量密度，从而延长了特种的一次性水下航行里程。

3、水下机器人的最佳动力电源

挪威的HUGIN3000水下机器人采用铝过氧化氢电池作动力。该电池的氧电极使用由过氧化氢分解而来的氧。每kg过氧化氢可以生成0.471kg的氧。当用于铝氧电池工作时，它可以产生2~2.4kWh的电能。电池每次放完电后，铝负极和电解液重新更换，同时要补充过氧化氢，这些工作只要几分钟就可完成。HUGIN3000水下机器人的排水量为2.4立方米，下潜深度达到水下600~3000m，在900W额定负荷条件下可以连续工作48h。即电池要输出能量43.2kWh，只需携带过氧化氢18~20kg即可。

4、价廉物美的高能电源

对于大部分移动网络中继站来说，它们处于偏僻地区，往往无人值班，且早晚气温变化很大，致使蓄电池的浮充电流变大，失水量加大，电池容量下降，寿命缩短。由于铝空气电池的比能量是铅蓄电池的6~8倍，这意味着电池连续工作时间可以延长6~8倍，这对于确保中继站工作的可靠性和减少维护人员的劳动强度，以节约维护费用均是有利的。