铝空气电池用电解质的研究进展
铝空气电池技术进展及其难题

铝空气电池技术进展及其难题作者:陈清泉来源:《新能源汽车报》2015年第03期近期,以色列Phinergy公司与美铝加拿大公司就其“铝一空气电池”的进一步研发问题签订了联合开发协议。
根据Phinergy公司的相关介绍,其Phinergy铝一空气电池100千克的续航里程可以高达3000英里(约合4800千米),并已经成功进行了搭载试验。
这项协议的签署说明铝一空气电池技术已经在以色列取得了一定突破。
并引起了投资者,尤其是铝业公司的高度关注。
铝一空气电池是由催化空气阴极、电解质和金属铝阳极组成,通过铝摄取空气中的氧,氧化为氧化铝从而释放出电子的一种化学电池。
其实,铝一空气电池作为非充电电池,早在20世纪60年代便已问世。
然而,尽管其具有非常高的能量密度,理论能量比达到8.1千瓦时/千克,但是其较低的放电功率和十分复杂的工艺、装置使其研发一直未能取得重大突破,因此很少受到人们关注。
此次,Phinergy公司表示,铝一空气电池的空气阴极配备的银基催化剂,采用了独特的创新结构,该结构可以使氧气顺利通过,可以将二氧化碳阻隔在外,有效避免电极的碳化问题,其工作寿命也因此可以达到数干小时。
并且,Phinergy宣称其还开发出一种金属铝阳极专有生产工艺,可以提高金属铝的能量利用率,从而大幅提高了铝一空气电池的放电功率。
技术的提高使得铝一空气电池的热度随即升温,甚至有人开始预想用铝一空气电池代替目前的锂离子电池,到时人们只需要每隔几个月更换一次铝板就可以实现电动汽车的能量补充,从而摆脱现有电动汽车续航里程不足、严重依靠充电基础设施的烦恼。
然而,从目前的情况看,铝一空气电池的技术突破还只是阶段性的。
Phinergy公司研发的这种铝一空气电池,在汽车搭载使用中依然需保留锂电子电池,铝一空气电池只是充当锂电池的辅助蓄能电池。
通过铝一空气电池相对较低的放电功率,给锂电池缓慢充电,从而将铝一空气电池高能量密度的特性与锂电池较高的放电功率巧妙地结合起来。
金属空气电池的研究及应用

金属空气电池的研究及应用作为能源领域的重要研究方向之一,金属空气电池具有高能量密度、长寿命、可重复充电等优点,被认为有望成为未来电动汽车和储能系统的重要组成部分。
在这篇文章中,我们将探讨金属空气电池相关的研究进展和应用前景。
1. 金属空气电池的基本原理金属空气电池是一种基于化学反应产生电能的电池。
其基本原理是利用储存在金属中的化学能与空气中的氧气发生化学反应,释放出电子和离子,产生电能。
具体来说,金属空气电池由电极、电解质和空气组成。
其中,金属电极通常采用锌、铁、铝等金属,而空气则作为氧化剂参与反应。
反应生成的离子和电子穿过外电路形成电流,完成电能的转换。
2. 金属空气电池的发展历程金属空气电池起源于20世纪初,最初被用于军事领域的雷达和无人机等设备中。
随着技术的不断发展,金属空气电池逐渐应用于民用领域。
目前,金属空气电池的主要研究方向包括提高电池的能量密度、延长电池的寿命、实现可重复充电等。
尤其是近年来,固态金属空气电池等新型金属空气电池的研究得到了较大的关注,并显示出广阔的应用前景。
3. 金属空气电池的应用前景金属空气电池具有诸多优点,如高能量密度、长寿命、环保等,因此被广泛应用于电动汽车、无人机、太阳能储能系统等领域。
其中,最具潜力的应用领域是电动汽车。
目前,电动汽车广泛使用的锂离子电池存在能量密度低、成本高、充电时间长等问题,而金属空气电池可以克服这些问题,有望成为电动汽车的新一代动力源。
4. 金属空气电池面临的挑战和未来发展趋势虽然金属空气电池具有广阔的应用前景,但其发展仍面临着一些挑战。
例如,由于金属空气电池的电解质一般使用碱性电解质,电极易受碱性腐蚀,影响电池寿命。
此外,金属空气电池的反应产物也会造成电极泄露、环境污染等问题。
为克服这些问题,需要从材料、结构、制备等多个方面进行研究。
未来,金属空气电池的发展趋势是实现高能量密度、长寿命、可重复充电、低成本等多个方面的优化。
为此,需要不断研究先进的电极材料、新型电解质、高效氧还原催化剂等。
铝-空气电池空气电极的研究概述

铝-空气电池空气电极的研究概述本文主要介绍了铝-空气电池及其发展前景和研究现状。
利用静电纺丝法制备钴碳复合纤维材料用于铝-空气电池的空气阴极,不同掺杂浓度的过渡金属钴氧化物作为氧还原催化剂催化空气电极反应。
对制备的碳纤维空气电极进行了SEM、TEM和激光拉曼光谱的测量和分析,详细的电化学实验表明,6.6%的硝酸钴掺杂质量分数的样品表现出最佳的性能。
我们探索适宜的催化剂浓度来提高碳纤维材料的氧还原催化能力的自组合的空气电极的制备。
电池放电试验是在二电极系统采用复合碳纤维空气阴极和一个铝板阳极,电解液为2 mol/L NaCl水溶液的封闭系统。
1.1 铝-空气电池铝是地壳中储量最多的金属,全球的工业储量超250亿吨[1],其金属单质具有较活泼的还原性,该金属能量密度仅次于金属锂,其理论电化学当量2.98Ah/g,体积当量8.04 Ah/cm3[2]。
目前工业上已能通过电解方式大规模廉价获得金属铝,金属铝具有易保存、易运输、易加工、反应安静且安全、对环境友好无污染的特性,所以金属铝在能量储存和转换方面的应用一直以来就备受人们的重视。
1850年Hulot尝试性采用铝作电池阴极,1960年左右Zaromb等人确定了铝-空气电池的可行性;EIecrodynamics 、Dow及LLNL等公司联合组成的V oltek公司开发出第一个用于驱动汽车的实际应用动力型V oltek A-2铝-空气电池[2]。
据悉,在Yang Shaohua等人研究的铝-空气电池中,回收反应产物的铝阳极的成本价格约为6元人民币每千克,在铝-空气电动汽车中总效率能够达到15%(为当时实验阶段的数据,后期可达到20%),比普通电动汽车13%的效率要高。
其设计的电池能量密度为1300Wh/kg,并且有望达到2000Wh/kg。
整个电池系统估价为30美元每千瓦,并在实际规模生产中可能降低到29美元每千瓦。
而且作为电动车的推进动力,铝所含能量以单位重量计约为单位重量汽油的一半,以单位体积计约为汽油的3倍[15]。
铝-空气电池空气电极的研究

铝-空气电池空气电极的研究本文主要介绍了铝-空气电池及其发展前景和研究现状。
利用静电纺丝法制备钴碳复合纤维材料用于铝-空气电池的空气阴极,不同掺杂浓度的过渡金属钴氧化物作为氧还原催化剂催化空气电极反应。
对制备的碳纤维空气电极进行了SEM、TEM和激光拉曼光谱的测量和分析,详细的电化学实验表明,6.6%的硝酸钴掺杂质量分数的样品表现出最佳的性能。
我们探索适宜的催化剂浓度来提高碳纤维材料的氧还原催化能力的自组合的空气电极的制备。
电池放电试验是在二电极系统采用复合碳纤维空气阴极和一个铝板阳极,电解液为2 mol/L NaCl水溶液的封闭系统。
关键词:铝-空气电池,空气电极,碳纤维,硝酸钴第一章文献综述1.1 铝-空气电池铝是地壳中储量最多的金属,全球的工业储量超250亿吨[1],其金属单质具有较活泼的还原性,该金属能量密度仅次于金属锂,其理论电化学当量2.98Ah/g,体积当量8.04 Ah/cm3[2]。
目前工业上已能通过电解方式大规模廉价获得金属铝,金属铝具有易保存、易运输、易加工、反应安静且安全、对环境友好无污染的特性,所以金属铝在能量储存和转换方面的应用一直以来就备受人们的重视。
1850年Hulot尝试性采用铝作电池阴极,1960年左右Zaromb等人确定了铝-空气电池的可行性;EIecrodynamics 、Dow及LLNL等公司联合组成的V oltek公司开发出第一个用于驱动汽车的实际应用动力型V oltek A-2铝-空气电池[2]。
据悉,在Yang Shaohua等人研究的铝-空气电池中,回收反应产物的铝阳极的成本价格约为6元人民币每千克,在铝-空气电动汽车中总效率能够达到15%(为当时实验阶段的数据,后期可达到20%),比普通电动汽车13%的效率要高。
其设计的电池能量密度为1300Wh/kg,并且有望达到2000Wh/kg。
整个电池系统估价为30美元每千瓦,并在实际规模生产中可能降低到29美元每千瓦。
大学前沿讲座论坛论文

题目:铝-空气电池的研究进展姓名:王通学院:冶金与能源工程学院专业:动力工程学号:2014702012课题:金属空气电池在电动汽车上的应用导师:于洁铝空气电池的研究进展摘要:铝空气电池制造成本低、比功率高、无毒,是一种很有发展前途的空气电池。
但其商业化应用存在氧电极极化、电池不稳定、阳极过腐蚀、非均匀溶解等障碍。
对铝合金阳极材料及其热处理与溶解机理、铝空气电池用电解质、空气电极及其催化剂等方面的研究现状进行了综述。
铝空气电池的关键技术在于氧电极的催化剂活性及电解质中腐蚀产物Al(OH)3的处理。
目前对以上两方面的研究有突破性进展,铝空气电池将成为21世纪理想动力电源。
关键词:空气电池;铝合金阳极;电解质Abstract: The aluminum air battery has good prospects due to its high specific power, low cost and nontoxic. But for its commercialization application, the battery has some technology obstacles such as polarization of oxygen electrode, battery unstable, anode severe corrosion and inhomogeneous dissolution and so on. In this article, the research progress of aluminum alloy anode, the heat treatment, the dissolved mechanism, the electrolyte, air electrode and catalyst of aluminum air battery were summarized. The key technologies of aluminum air battery lay in the catalyst activeness of oxygen electrode and the processing of corrosion product Al(OH)3in the electrolyte. The research about the above two aspects has the breakthrough progress. The luminum air battery will become the ideal power in the 21 st century.Key words: air battery; aluminium alloy anode; electrolyte煤炭石油等不再生能源紧缺,使人们不断开发新能源。
铝—空气电池研究现状及应用前景

收稿日期:2018-06-09 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) 作者简介:郭 雷(1987—),男,河南商丘人,博士,教授,主要应用电化学方面的研究。
(2)
正极空气电极通常由气体扩散层、活性催化层和集流体三
部分组成,其反应通常为: O2+2H2O+4e- =4OH- 碱性介质中放电总反应为: 4Al+3O2+4OH- =4AlO2- +2H2O 中性介质中的放电总反应为:
(3) (4)
4Al+3O2 +6H2O=4Al(OH)3
(5)
图 1给出了中性盐介质中铝空气电池的工作机理示意图。
图 1 中性盐介质中铝空气电池工作原理示意图
2 铝—空气电池的特性
铝空气电池的负极活性材料是含量丰富的金属铝,正极活 性物质是空气中 的 氧 气,正 极 容 量 可 视 无 限 大,而 且 铝 空 气 电 池的废弃产物可 进 行 回 收 循 环 利 用,这 大 大 降 低 了 电 池 成 本。 铝空气电池的负电极是铝金属材料,在使用的过程中可以不断 地更换,因此铝空 气 电 池 寿 命 的 比 一 般 的 电 池 寿 命 要 长,一 般 能够达到 3~4年的时间。铝空气电池具有质量轻的特点,同 样能量的铝空气电池总质量仅为铅酸蓄电池质量的 12%,可以 很好的运动到汽车行业中,能很好的减少车身重量[3]。
ResearchandApplicationProspectsofAluminum -airBatteries
GuoLei,WuMin,HeJiancheng,WangMaolan,LiChangzhen,XuChen
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。
铝电池可行性研究报告

铝电池可行性研究报告一、引言随着全球对清洁能源需求的增加,可再生能源和电动化交通的发展越来越受到关注。
传统的锂电池在电动车和储能系统中使用广泛,但其材料成本高、资源有限和安全隐患等缺点也日益凸显。
铝电池因其材料丰富、低成本、高安全性等优势备受关注,并且在电动车和储能系统中有着广阔的应用潜力。
本报告将对铝电池的可行性进行研究,包括原理、技术发展现状、市场前景和未来发展趋势等内容。
二、铝电池原理铝电池是一种利用铝和空气发生反应产生电能的电池。
其基本原理是通过铝在电解液中的氧化还原反应,将化学能转化为电能。
具体过程为:阳极铝在氢氧化物电解质中发生氧化反应生成氢氧化铝和电子,同时在空气中还原生成氢氧化物;阴极空气中的氧气和水在电解质中发生还原反应生成氢氧化物。
这一过程中产生的电子流经外部负载,从而产生电能。
相比传统锂电池,铝电池的原理更加简单,且材料成本低廉,具有更高的安全性和环保性。
三、铝电池技术发展现状目前,铝电池的技术发展已经取得了一定的进展。
主要的技术包括阳极、电解质和阴极的研究。
针对阳极材料的选择,石墨和锂铝合金是目前主要的研究方向。
石墨材料具有丰富的资源和低成本,而锂铝合金具有更高的电化学活性和更长的循环寿命。
电解质方面,氢氧化物和离子液体是目前主要的研究对象,其主要考虑因素是导电性、稳定性和成本。
同时,阴极材料的研究也成为铝电池技术发展的重点。
例如,氧化铝和碳纳米管等材料被广泛应用于阴极材料中,以提高其导电性和循环寿命。
除此之外,电解液和电解质的研究也在不断深入。
四、铝电池的应用前景铝电池在电动车和储能系统中具有广阔的应用前景。
首先,在电动车领域,铝电池具有更高的能量密度和更长的循环寿命,能够满足电动车对动力和续航里程的需求。
其次,在储能系统中,铝电池的成本更低,生命周期更长,能够为可再生能源的储存和利用提供可靠的支持。
此外,铝电池还具有更好的安全性和环保性,符合当今社会对清洁能源和可持续发展的要求。
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2 . 云南 冶金集 团创 能 铝空气 电池 股份 有 限公 司 ,云南 昆 明
摘
6 5 0 5 0 3 )
要 :铝空气电池是一种拥有高能量密度 (< 4 0 0 Wh / k g )的一次电池 ,从上世纪 6 0年代 发展 至今 ,已有
( 1 .K u n mi n g Me t a l l u r g i c a l R e s e a r c h I n s t i t u t e , K u n mi n g , Y u n n a n 6 5 0 0 3 1 ,C h i n a ;
2. Yu n na n Me t a l l u r g i c a l Gr o u p Chu a ng n e n g A1 -a i r Ba t t e r y Co .,Lt d.,
6 0 y e a r s d e v e l o p me n t h i s t o r y s i n c e t h e 1 9 6 0s .T h e ma i n d i s c u s s i o n i s o n t h e r e s e a r c h p r o g r e s s o f e l e c t r o l y t e i n t h e d e v e l o p me n t h i s t o r y o f a l u — mi n u m ir a b a t t e r y,a n d f o c u s i n g o n t h e e f f e c t o f e l e c t r o l y t e o n b a t t e y r p e f r o r ma nc e .Th e a l u mi n u m ir a b a t t e r y ha s t wo ma i n p ob r l e ms i n t h e a l k a l i n e a q u e o u s s o l u t i o n,o n e i s t h e s e l f - c o r r o s i o n o f a l u mi n u m a n d t h e p ss a i v a t i o n c o a t i n g f o me r d o n t h e s u r f a c e o f a l u mi n u m.I n o r d e r t o s o l v e t h e a b o v e me n t i o n e d t e c h n i c a l p ob r l e ms ,t h e a d d i t i o n a g e n t i s a d d e d i n t o a l k li a n e a q u e o u s s o l u t i o n,t he c o l l o i d e l e c t r o l y t e c a n b e a — d o p t e d t o r e p l a c e t h e n e w a q u e o u s s o l u t i o n e l e c t ol r y t e,s u c h a s e t h y l a l c o h o l ,i o n i c l i q u i d nd a S O o n.
技术难题 ,在水性碱溶液 中加入添加剂 、使用 胶体 电解质和可替代水溶液 的新型电解质 ,如乙醇、离子液体等 。
关键词 :铝空气 电池 ; 自腐蚀 ;钝化 ;电解 质
中图 分 类 号 :T F 、 8 2 1 ;T F 8 0 3 . 2 4 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 6 - 0 3 0 8( 2 0 1 6 )0 5 — 0 0 6 2 _ o 5
The Re s e a r c h Pr o g r e s s o n El e c t r o l y t e f o r Al u mi nu m Ai r Ba t t e r y
ZHANG Xi a o—y i n g ,HE Xi a o—c a i ,LI Fu— y u ,XI E Ga n g ' 。
K u n mi n g , Y u n n a n 6 5 0 5 0 3 ,C h i n a )
ABS T RACT: A l u m i n u m a i r b a t t e r y i s a k i n d o f p r i ma r y b a t t e y r w i t h t h e h i g h e n e r g y d e n s i t y(< 4 0 0 Wh / k g ) , S O f a r , i t h a s n e a r l y
AN ME TAL LURGY
Oc t .2 0 1 6
第4 5卷第 5期 ( 总第 2 6 0期 )
V o 1 . 4 5 .N o . 5( S u m 2 6 0)
铝 空 气 电池 用 电解 质 的研 究 进 展
张笑盈 ,和 晓才 ,李 富宇 ,谢 刚 '
近6 0年 的 历 史 。 本 文 主要 论 述 在 铝 空 气 电 池 发 展 历 程 中 ,电 解 质 的研 究 进 展 ,着 重 论 述 电解 质 对 电池 性 能 的影 响 。 由于 铝 空气 电池 在 碱 性 水 溶 液 中 存 在 两个 主要 问题 ,即铝 的 自腐 蚀 和 铝 表 面 形 成 钝 化 膜 。 为 了 能 够 解 决 上 述