碱性锌空气电池的研究进展
2024年锌空燃料电池市场规模分析
2024年锌空燃料电池市场规模分析引言锌空燃料电池是一种利用锌与空气反应产生电能的新型电池技术。
它被广泛应用于便携式电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
本文将对锌空燃料电池市场规模进行深入分析，探讨其潜力和前景。
市场规模根据市场研究公司的数据，锌空燃料电池市场规模正在迅速增长。
2019年，全球锌空燃料电池市场规模达到X亿美元。
预计到2025年，市场规模将增长至X亿美元。
这显示出锌空燃料电池市场的巨大潜力。
市场驱动因素锌空燃料电池市场的增长主要得益于以下几个因素：1.环保优势：与传统燃料电池相比，锌空燃料电池无需氢气供应，减少了氢气储存和输送的安全隐患。
同时，锌空燃料电池的废弃物为可回收和再利用的金属锌，具有较低的环境污染程度。
2.高能量密度：锌空燃料电池具有较高的能量密度，提供更长的使用时间和更高的功率输出。
这在便携式设备和电动车辆等领域具有重要意义。
3.广泛应用：锌空燃料电池广泛应用于便携式电子设备、电动车辆和储能系统等领域，以满足人们对长时间使用和高功率需求的追求。
市场分析锌空燃料电池市场可以根据应用领域进行细分。
以下是不同领域的市场分析：便携式电子设备便携式电子设备是锌空燃料电池市场的主要应用领域之一。
随着人们对便携性和高能量密度的需求增加，便携式电子设备市场规模呈现出快速增长的趋势。
预计到2025年，该领域的市场规模将超过X亿美元。
电动车辆电动车辆是另一个重要的市场领域。
由于锌空燃料电池具有高能量密度和快速充电特性，被视为未来电动车辆的理想能源解决方案。
锌空燃料电池电动车辆市场预计将在未来几年内快速增长。
预计到2025年，该市场规模将突破X亿美元。
储能系统锌空燃料电池在储能系统领域也有广阔的应用前景。
受益于其高能量密度和可重复充放电特性，锌空燃料电池储能系统在微电网和可再生能源等领域具有重要意义。
预计到2025年，锌空燃料电池储能系统的市场规模将超过X亿美元。
市场挑战尽管锌空燃料电池市场具有巨大的潜力，但仍然面临一些挑战：1.成本：目前，锌空燃料电池的成本较高，导致其在某些领域中无法与传统能源解决方案竞争。
锌空气电池的研究现状及发展前景
ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆＺｉｎｃ－ａｉｒＢａｔｔｅｒｙ
ＺｏｕＸｉａｏｋａｎｇ，ＨｅＪｉａｎｃｈｅｎｇ，ＧｕｏＬｅｉ，ＹａｎｇＨｏｎｇ，ＷａｎｇＣｈａｎｇｍｅｉ，ＬｉＣｈａｎｇｚｈｅｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｒｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｏｎｇｒｅｎ ５５４３００，Ｃｈｉｎａ）
第 ２期
邹小康，等：锌 －空气电池的研究现状及发展前景
·６７·
电时电压变化平 稳。 此 外，对 于 更 换 下 来 的 锌 电 极，可 以 将 锌 进行回收二次利用，既降低了成本，也减少了现有资源的浪费， 是我国走可持续发展道路的基本国策的体现。
收稿日期：２０１８－１０－３１ 基金项目：国家自然科学基金项目（２１７０６１９５）；贵州省科技基础研究计划项目（黔科合基础 ２０１６－１１４９）；贵州省教育厅普通
高等学校科技拔尖人才项目（黔教合 ＫＹ字 ２０１６－１０５）；贵州省大学生创新创业训练计划项目（２０１８５２１２５０） 作者简介：邹小康 （１９９７—），贵州思南人；通信作者：郭 雷（１９８７—），河南商丘人，博士，教授，主要从事应用电化学方面的研 究工作。
的电解质为强碱（ＫＯＨ、ＮａＯＨ）和盐（ＮＨ４Ｃｌ）溶液，其能量密度 可达到锂离子电池的 ３～４倍。此外，锌在水溶液中相对比较
稳定，是能从水系电解液中电沉积的比容量最高和最活泼的金
属，因此锌 －空气电池有重要的研究意义和应用价值。图 １给
出了碱性锌 －空气电池的工作机理示意图，其电极反应原理如
下［４］：
负极：４ＯＨ－→Ｚｎ（ＯＨ）２４－ ＋２ｅ－
（１）
Ｚｎ（ＯＨ）２ ４－ →ＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ－
锌空气电池电解质的发展
锌空气电池电解质的发展【摘要】锌空气电池是一种新型环保能源储存技术，其电解质的研究一直备受关注。
本文主要围绕锌空气电池电解质的发展展开讨论。
首先介绍了锌空气电池电解质的背景，然后分析了目前的研究现状和存在的问题与挑战。
接着探讨了锌空气电池电解质的发展趋势和关键技术，重点讨论了材料选择的重要性。
展望了锌空气电池电解质的未来发展前景。
通过本文的介绍，读者可以更全面地了解锌空气电池电解质的研究现状和未来发展方向，为相关领域的研究提供参考和借鉴。
【关键词】锌空气电池电解质、发展背景、研究现状、问题与挑战、发展趋势、关键技术、材料选择、未来展望1. 引言1.1 锌空气电池电解质的发展背景在这样的背景下，本文将对锌空气电池电解质的研究现状、问题与挑战、发展趋势、关键技术和材料选择进行深入探讨，以期为锌空气电池的进一步发展提供参考和启示。
2. 正文2.1 锌空气电池电解质研究现状锌空气电池是一种新型的可再充电电池，具有高能量密度和环保的特点，因此备受研究者们的关注。
电解质作为锌空气电池中的重要组成部分，影响着其性能和稳定性。
目前，关于锌空气电池电解质的研究主要集中在改善其导电性、稳定性和溶解度上。
研究人员通过优化电解质组分的配比，设计合适的添加剂，以及改变电解液的结构等方法，不断提高了电解质的离子传导性能，延长了锌空气电池的循环寿命。
还有一些研究表明，采用固态电解质可以有效提高锌空气电池的安全性和循环稳定性，成为未来研究的重点方向之一。
而在电解液中添加一些锂盐或多原子阴离子也被证明可以改善电解质的溶解度和离子传导性能，进一步提升锌空气电池的性能。
锌空气电池电解质的研究取得了一定的进展，但仍然面临着许多挑战。
未来的研究需要继续深入探索新型电解质材料，提高电解质的性能和稳定性，为锌空气电池的商业化应用奠定更加坚实的基础。
2.2 锌空气电池电解质的问题与挑战在锌空气电池电解质研究中，虽然取得了一些进展，但仍然面临着一些问题与挑战。
锌空气电池原理及应用
锌空气电池原理及应用锌空气电池是一种新型的碱性电池，它以锌为负极材料，空气为正极材料，利用空气中的氧气与锌负极化学反应产生电能。
锌空气电池具有体积小、容量大、能量密度高、可充电性好等优点，成为目前电动汽车、储能设备等领域的重要电池。
1.高纯度锌锭被放入负极材料中，锌与电解液中的氢氧根离子发生反应，生成锌离子和电子；2.负极上的电子通过外部电路流动到正极，形成电流；3.正极是由氧气和水组成的多孔隔板，当电子到达正极时，与来自空气中的氧气进行化学反应，生成氢氧根离子；4.氢氧根离子与锌离子结合形成氢氧化锌，同时释放出电子；5.电子通过外部电路再次回到负极，与锌离子结合形成锌。
1.电动汽车：由于锌空气电池具有高能量密度和重量轻的特点，可以显著提高电动汽车的续航里程，并且充电方便快捷，因此被视为理想的电动汽车能源解决方案。
2.储能设备：锌空气电池在储能设备中，可以存储大量的电能，用于平衡供需之间的差异，为电网提供稳定的电力输出。
3.便携式电子设备：由于锌空气电池体积小、容量大，可以为便携式电子设备如智能手机、平板电脑等提供更长时间的电力供应。
4.深海探测器：锌空气电池具有耐腐蚀、高压力耐受、体积小等特点，适用于深海探测设备，为这些设备提供可靠的电力支持。
5.紧急备用电源：锌空气电池可以作为紧急备用电源，在停电等情况下提供持久的电力供应。
锌空气电池在实际应用中还面临一些挑战。
首先是氧气催化剂的稳定性问题，氧气催化剂的活性会随时间的推移而减弱，导致电池性能下降。
其次是锌电极在反应过程中容易形成枝晶，影响电池的寿命和稳定性。
针对这些问题，研究人员正在开展多方面的努力，包括催化剂的改进、电极结构的设计优化等，以提高锌空气电池的性能和稳定性。
总之，锌空气电池作为一种新型的电池技术，具有广阔的应用前景。
它能够提供高能量密度的电力输出，为电动汽车、储能设备及其他便携式电子设备提供可靠的电力支持，有望在未来能源领域发挥重要作用。
锌空气电池的研究与应用
锌空气电池的研究与应用1. 介绍近年来，随着能源危机日益加剧和环境污染问题的日益严重，新能源技术的研究和应用备受关注。
锌空气电池作为一种具有很高潜力的新能源技术，正逐渐走进人们的视野。
锌空气电池以其高能量密度、低成本和环保无污染等优势，被认为是未来替代传统锂离子电池的一种重要选择。
本文将就锌空气电池的研究进展及应用前景展开讨论。
2. 锌空气电池的工作原理锌空气电池是一种以氧气和锌为正极、负极材料的电池，其工作原理是将氧气还原成氢氧根离子，同时氧化锌成锌离子，通过电解液中的离子传输实现电荷传递的过程。
在放电过程中，氧气在正极还原成氢氧根离子，锌在负极氧化成锌离子，释放出电子，从而产生电能。
3. 锌空气电池的优势与传统的锂离子电池相比，锌空气电池具有诸多优势。
首先是能量密度高，由于氧气是锌空气电池的主要正极材料，相比锂离子电池的钴、镍、锂等金属，氧气更容易获取，容量更大，能量密度更高。
其次是成本低廉，锌是一种廉价的金属，而且在地壳中丰富，所以锌空气电池的制造成本更低。
同时，锌空气电池还具有环保无污染的特点，不含有有害金属元素，对环境友好。
4. 锌空气电池的研究进展目前，锌空气电池的研究已经取得了一系列的突破。
在正极材料方面，研究人员正在寻找更高效的氧还原催化剂，以提高电池的性能。
同时，针对锌负极的问题，如枝晶生长、活性物质丢失等，也在开展相关研究，以提高电池的循环寿命和稳定性。
此外，锌空气电池的电解液和电解质也是研究的热点之一，研究人员正在寻找更稳定、更高效的电解液，以提高电池的能量输出和循环寿命。
5. 锌空气电池的应用前景锌空气电池由于其优势明显，应用前景广阔。
首先，在电动汽车领域，锌空气电池可以取代传统的锂离子电池，提高电动汽车的续航里程，减少充电次数，降低成本。
其次，在储能系统中，锌空气电池可以作为储能设备使用，储存电网低谷时段的电能，提高电网的稳定性和可靠性。
此外，在航空航天领域，锌空气电池也具有广阔的应用前景，可以为航空器和卫星提供可靠的动力。
金属空气电池的研究进展与应用前景探讨
金属空气电池的研究进展与应用前景探讨一、引言金属空气电池是一种新型高能量密度的电池，其电化学反应基于金属颗粒和空气中的气体反应，具有能量密度高、环保、无污染、可重复使用、可持续发展等优点，被认为是未来绿色能源的发展方向之一。
本文将就金属空气电池的研究进展和应用前景进行探讨。
二、金属空气电池的基本原理金属空气电池底物主要是金属颗粒和空气中的气体，电池工作时，金属颗粒与空气中的氧气发生化学反应，释放出电子和氢离子，形成氧化物及其它化合物，并产生电能。
其基本反应式可以表示为：Me + O2 + 2H2O → Me(OH)2 + 2e- + 2OH-其中，Me表示金属；O2表示氧气；H2O表示水；Me (OH) 2表示对应金属的氢氧化物。
通过逆反应，可以对电池进行再生。
三、金属空气电池的研究进展目前，金属空气电池的研究主要集中在以下几个方面：1、金属空气电池的电极材料金属空气电池的电极材料主要包括阳极和阴极。
其中，阳极是金属颗粒，可以使用锌、铝、铁等金属；阴极材料一般采用铂、碳、氧化锌等材料。
此外，近年来，石墨烯等新型材料也被尝试用于金属空气电池的电极材料。
2、金属空气电池的反应机理金属空气电池的电化学反应机理至今尚未完全清楚。
一些研究进展表明，在金属空气电池中，金属衰减现象和氧还原过程是主要限制因素。
因此，深入研究金属空气电池的反应机理是提高其性能和稳定性的关键。
3、金属空气电池的性能与稳定性金属空气电池的性能和稳定性是影响其应用前景的重要因素。
当前主要研究方向包括增加电池的能量密度和电化学反应效率，降低电解质的阻抗和改善电池的循环寿命等。
四、金属空气电池的应用前景金属空气电池在移动电源、储能、新能源汽车等领域有着广泛的应用前景。
1、移动电源金属空气电池具有高能量密度、轻便的特点，可以应用于移动电源，在手机、笔记本电脑等移动设备中替代电滑板车，改善电源历史中的闪存现象，使使用更加便捷。
2、储能金属空气电池在储能方面也具有广泛的应用前景。
车辆用锌空气电池的研制和试验
车辆用锌空气电池的研制和试验
锌空气电池是一种新型的电池类型，其基本结构为锌负极、空气正极和电解液。
该电
池具有高能量密度、环保无污染、安全性高、成本低等优点，具有广泛的应用前景。
一、研制背景及意义
二、研究方法
本次研究采用了实验研究与模拟计算的方法。
首先，在实验室中搭建了锌空气电池试
验装置，采用不同比例的锌粉、碱性电解液、碳纤维等材料，制备了锌空气电池样品。
然后，对锌空气电池进行了充放电性能测试、恒流放电测试、抗极化能力测试等，测试了其
电化学性能。
最后，对锌空气电池的性能参数进行了模拟计算和分析。
三、研究结果
1. 锌空气电池样品制备成功，其中锌负极为锌粉电极、空气正极为碳纤维电极、电
解液为碱性电解液。
2. 锌空气电池在不同比例的锌粉和电解液条件下，其电化学性能表现出不同的特征，其中以锌粉10g，电解液80ml的比例表现最佳。
3. 锌空气电池的充放电性能、恒流放电性能等方面，均表现出良好的性能。
4. 锌空气电池具有较强的抗极化能力，能够对不同的负载变化做出及时的响应，为
电动车提供可靠的动力支持。
5. 锌空气电池的性能参数模拟计算表明，其能量密度达到了420 Wh/kg，比锂离子电池高出近40%。
四、结论
本次研究成功制备了锌空气电池样品，分析了其电化学性能和其他性能参数。
通过试
验结果和模拟计算，表明锌空气电池具有高能量密度、环保无污染、安全性高等优点，且
成本较低，具有广泛的应用前景。
未来，锌空气电池在汽车领域的应用将会得到更加广泛
的推广和应用。
锌空气电池发展历史
锌空气电池的发展历史
一、早期研究
锌空气电池的研究可以追溯到20世纪初。
在那个时代，科学家们开始探索利用空气中的氧气作为电池的氧化剂，以实现更高效和环保的能源储存和转化。
早期的研究主要集中在理论研究和实验室规模的实验上，以探索锌空气电池的原理和潜在的应用前景。
二、商业化应用
随着技术的不断进步，锌空气电池逐渐进入商业化应用阶段。
20世纪60年代，一些公司开始生产锌空气电池，并将其应用于各种领域，如汽车、电子设备和通信等。
然而，由于电池的寿命和性能有限，以及成本较高，这些应用并未得到广泛推广。
三、技术进步
近年来，随着科技的进步和环保意识的提高，锌空气电池的研究和开发逐渐受到重视。
技术的进步使得锌空气电池的效率和性能得到显著提高，同时也降低了生产成本。
这使得锌空气电池在某些领域的应用逐渐变得可行。
例如，在一些地区，锌空气电池已经开始用于为电动汽车提供动力。
四、环保能源
锌空气电池是一种环境友好的能源储存和转化技术。
与传统的化石燃料相比，锌空气电池在使用过程中不会产生有害的废气和废水，因此对环境的影响较小。
此外，锌空气电池使用的原材料如锌和空气都是可再生的，因此具有可持续性。
五、未来展望
随着人们对环保和可持续发展的重视程度不断提高，锌空气电池的应用前景越来越广阔。
未来，随着技术的进一步发展和成本的降低，锌空气电池有望在更多领域得到应用，如家庭能源储存、大规模储能系统等。
此外，随着电动汽车市场的不断扩大，锌空气电池作为一种高效、环保的能源储存和转化技术，也有望在电动汽车市场中得到广泛应用。
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作者简介:褚有群(1973-),男,浙江宁海人,浙江工业大学硕士生,研究方向:化学电源;马淳安(1951-),男,浙江东阳人,浙江工业大学教授,博士生导师,研究方向:能源电化学、电化学合成、电催化等;张文魁(1969-),男,浙江三门人,浙江工业大学副教授,研究方向:化学电源、电催化等。
・综 述・碱性锌空气电池的研究进展褚有群,马淳安,张文魁(浙江工业大学应用化学系,浙江杭州 310032)摘要:碱性锌空气电池具有比能量高、工作电压平稳、原材料廉价易得等优点,是实用化研究的目标。
但此电池放电电流密度低,且电池性能受外界环境影响大,使其应用和发展受到了极大的限制。
对近年来国内外在氧还原电催化剂、空气电极结构、空气预处理技术及锌电极结构方面的研究进展、发展前景进行了讨论。
关键词:空气电极; 电催化剂; 锌空气电池; 碱性电解液中图分类号:TM911141 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2002)05-0294-04Development of alkaline zinc air batteryCHU Y ou 2qun ,MA Chun 2an ,ZHAN G Wen 2kui(Depart ment of A pplied Chemist ry ,Zhejiang U niversity of Technology ,Hangz hou ,Zhejiang 310014,China )Abstract :The alkaline zinc air battery had advantages of high specific energy ,flat discharge voltage and low cost of raw mate 2rials 1But its application and development were restricted by its lower ability of discharge and life 2limiting effects associated with exposure to the atmosphere 1The latest researching development of electrocatalyst for O 2reduction ,structure of air electrode ,air pre 2treating technology as well as structure of zinc electrode were reviewed and the development prospects of the battery were dis 2cussed 1K ey w ords :air electrode ; electrocatalyst ; zinc air battery ; alkaline electrolyte 碱性锌空气电池的历史可追溯到20世纪30年代。
这种电池具有比能量高(理论比能量达1350Wh/kg )、工作电压平稳、原材料廉价易得等优点,长期以来成为研究的目标[1～2]。
但到目前为止锌空气电池仅在助听器、传呼器、电子表等小功率电器中应用[3]。
便携电器的大量涌现和世界范围电动汽车热的出现,为高比能量锌空气电池的实用化研究提供了契机[4]。
1 碱性锌空气电池的研究进展111 氧还原电催化剂为降低正极反应过程的电化学极化,人们对氧还原反应电催化剂进行了广泛的研究。
大致有以下几类:贵金属及其合金、金属有机络合物、金属氧化物和碳[5]。
最早用作氧还原电催化剂的是碳[3],但其催化活性相当低。
到目前为止,贵金属铂是研究得最多,且催化活性和稳定性最好的电催化剂。
早期的空气电极以纯铂黑为催化剂,铂负载量超过4mg/cm 2,后来采用碳黑负载铂的技术使得铂负载量降至015mg/cm 2以下[6]。
但由于铂的价格十分昂贵,从而使其难以实现大规模应用,因此进一步降低铂的负载量及开发其他高性能的廉价催化剂是制成高性价比的实用化空气扩散电极的前提。
研究表明,采用高比表面积的载体材料或者特殊的催化剂沉积技术使铂微晶高度分散是既保持其催化活性不变又能减少其用量的有效手段[7～8]。
G enies 等[9]对铂粒径与催化活性之间的关系进行研究后发现:粒径减小使得铂对电解液中氧化态物质的吸附作用增强而导致其催化活性降低,因此对铂粒径进行控制有利于提高铂的催化活性。
另外铂与过渡金属形成的二元、三元合金具有较高的催化活性,有的甚至超过了纯铂[10]。
铂合金电催化活性增强的原因有多种,如相邻铂原子间距减小、形成Raney 型铂等[6]。
尽管氧电极中铂负载量已经降至很低,但为了确保催化活性,很难进一步大幅度降低其用量。
长期以来,含有四个N 原子的过渡金属螯合物被认为有希望取代铂而作为空气电极催化剂,如卟啉、酞菁及其衍生物等。
常用的过渡金属有Cr 、Mn 、Fe 、Ni 、Co 等[11～12]。
以过渡金属螯合物为催化剂的空气电极具有良好的放电特性、贮存性能及较高的工作电压,如以四苯基第32卷 第5期2002年 10月电 池BA TTER Y BIMON THL Y Vol 132,No 15Oct 1,2002卟啉络钴(Co TPP为催化剂制成的空气电极在20℃下以50mA/ cm2放电时的过电位约为100mV,工作寿命可达7000h[13]。
此种催化剂适用于要求能够长期贮存、小电流长期放电的电池中,如用作助听器电池的扣式电池[12]。
另一类较有前途的氧还原电催化剂是金属氧化物。
其中,锰氧化物是研究最多的单金属氧化物催化剂[12,14～17]。
但以锰的氧化物为催化剂制成的锌空气电池的放电电流密度仅30～50mA/cm2,只能用于制作小功率的锌空气电池,如扣式电池和小型圆柱电池[18]。
而一些铂族氧化物如IrO2和RuO2,虽具有较高的催化活性,但在强碱性介质中稳定性较差[19]。
除单金属氧化物外,尖晶石型[19～22]、钙钛石型[22～25]等复合金属氧化物,由于具有较高的催化活性且价格便宜而受到了广泛关注。
此类氧化物另一优点在于它们对析氧反应和氧还原反应均具有较高的催化活性,因此可以用作双功能氧电极催化剂。
其中具有ABO3(A=La、Pr、Ca、Sr、Ba,B=Co、Fe、Mn)结构的钙钛石型复合金属氧化物在室温下具有很高的导电率(≈104Ω-1・cm-1);研究表明:当A=La和Pr时,其催化活性最高[24],若以Ca、Sr、Ba对A进行部分取代,不仅可以提高其催化活性,而且能够提高其稳定性;对于B区,此类氧化物在碱性介质中对氧的催化活性顺序为Co>Mn>Fe,而其稳定性顺序为Fe>Mn> Co,因此只有当B=Mn时氧化物才兼具较好的催化活性和化学稳定性[23]。
但从总体上来说,此类催化剂的稳定性尚有待于进一步提高[26]。
另外,添加一些适当的助剂可以影响主催化剂的物理化学性质,提高主催化剂的催化活性。
研究表明,V、Ce、Zr的氧化物具有较高的储氧能力,其特定部位上结合的氧原子可以随氧分压的变化自由地进出,从而使得主催化剂周围保持一定的氧浓度,达到降低氧电极过电位的目的;另外这类氧化物还能促进贵金属催化剂的分散,提高有效催化活性表面[27-29]。
因此,选择具有较高氧吸附和交换能力的物质作为助剂可对氧起到富集和活化作用,从而强化氧的电还原过程,这是一个非常值得重视的氧还原电催化剂的研究方向。
112 空气电极结构空气电极反应是在气、固、液三相界面上进行。
电极内部能否形成尽可能多的有效三相界面将影响催化剂的利用率和电极的传质过程。
T1Morri等[30]研究得出催化层中能形成有效三相界面的孔径在012～10μm之间。
为了制成具有均匀微孔结构的空气电极,通常在催化层中加入适量的造孔剂[31～32],如Na2SO4、NH4HCO3等。
另外,文献[33～34]介绍了一种新的造孔剂添加和除去方法,由此制得的电极内部具有沿厚度方向排列的孔道,从而缩短了物质传递路径,减小了传递阻力。
113 空气的预处理困扰碱性锌空气电池发展的另一障碍是电池在激活态下易受环境的影响而发生电解液的“干涸或吸潮”及碳酸盐化。
空气中的CO2可用化学吸收的方法去除,常用的吸收剂有碱石灰、乙醇胺等;另外,也有采用分子筛或Pd2Ag合金膜来去除CO2[35]。
减少锌空气电池外壳中气孔的数量和直径是降低外界环境对电池性能影响的一种有效方法,如在扣式电池中气孔面积仅占正极侧外壳的1%左右,但这同样限制了正极活性物质的供应。
图1 DAM工作原理示意图Fig11 Principle of DAM(Diffusion air manager) Pedicini[36～38]发明的空气扩散控制器(DAM)在很大程度上解决了这一问题,其工作原理如图1所示。
DAM由密封外壳、两根细长的扩散管、微型风扇和控制电路组成,锌空气电池置于密封外壳内。
当风扇关闭时,空气按Fick扩散定律进出密封外壳,通过对扩散管长径比的优化可在确保电池工作性能的情况下使密封壳体内外的物质交换最小化。
电池工作时,由于密封壳内氧浓度随电池反应进行而降低,导致电池电压下降,当达到某一设定值时,控制电路打开风扇,驱动空气通过扩散管进入和排出密封外壳,当电池电压回升到一定值后,风扇自动关闭,如此重复进行。
采用DAM技术后,激活态的锌空气电池在相对湿度为30%～70%的环境中存放两年后尚能放出80%的容量。
图2为AER能源公司采用DAM技术制成的4V04型移动电话电池和普通锌空气电池在激活态下的贮存性能对比。
所有电池均以015A进行恒流放电,终止电压为313VAll batteries were discharged at015A to a313V cut off 图2 采用DAM技术前后激活态锌空气电池的贮存性能Fig12 Comparison of AER4V04battery with an unprotected zinc air batteryAER能源公司开发出了一种新颖的空气驱动装置———隔膜式空气驱动装置(diaphragm air mover)以替代DAM中的风扇。
其原理类似于扬声器,隔膜在电磁铁的作用下发生振动,从而达到驱动周围空气的目的。
这种装置由于结构简单且无可转动的零件,从而使之与风扇相比具有价格便宜、尺寸小、静音及高可靠性等优点。
AER公司正在申请这种隔膜式空气驱动装置的专利。
114 锌电极结构理论上,锌空气电池的容量取决于锌电极。
由于至今尚未研制出长寿命的双功能空气电极,使得锌空气电池无法如普通二次电池那样充电。