铝空气电池研究现状与发展趋势
2024年铝燃料电池市场发展现状
铝燃料电池市场发展现状概述铝燃料电池是一种基于铝和水反应产生电能的新型能源技术。
相较于传统的锂离子电池,在能量密度、安全性和环境友好性等方面具有明显优势,因此备受瞩目。
本文将对铝燃料电池市场的发展现状进行分析。
技术原理铝燃料电池的工作原理是通过铝粉和水反应生成氢气,然后利用氢气与氧气反应产生电能。
铝燃料电池具有较高的能量密度和快速的充电速度,此外,铝燃料电池还具有低温工作和长寿命等优点。
市场规模铝燃料电池市场在近年来保持着稳定增长的态势。
据统计,2019年全球铝燃料电池市场规模达到了XX亿美元,并预计在未来几年内将以X%的年均增长率增加。
铝燃料电池的市场前景广阔,吸引了众多投资者和科技企业的关注。
应用领域1. 便携式电子设备由于铝燃料电池具有高能量密度和快速充电的特点,因此被广泛应用于便携式电子设备,如智能手机、平板电脑和便携式充电器等。
相较于传统的锂离子电池,铝燃料电池在续航能力和充电速度上更具竞争力。
2. 新能源汽车铝燃料电池在新能源汽车领域也有巨大潜力。
铝燃料电池不仅具备高能量密度、快速充电和低温工作的特点,还可以有效减轻车辆自身重量,延长续航里程。
因此,铝燃料电池被视为替代锂离子电池的一种新选择,能够推动新能源汽车产业的快速发展。
3. 其他领域除了便携式电子设备和新能源汽车,铝燃料电池还有广泛的应用前景。
例如,在航空航天领域可以用于飞机和无人机的动力系统,还可以作为应急备用电源,在军事和医疗领域也有潜在的应用。
技术挑战与发展趋势尽管铝燃料电池有许多潜在的优势和应用领域,但仍然面临技术挑战。
首先,铝燃料电池的成本相对较高,需要降低制造成本才能更好地推广应用。
另外,铝燃料电池的寿命和稳定性也需要进一步改进。
未来,随着技术的不断进步和市场需求的增加,铝燃料电池将会迎来更好的发展。
预计在未来几年内,铝燃料电池的成本将会下降,性能将会进一步提升。
同时,随着全球对环境友好能源的需求增加,铝燃料电池有望在更多领域得到应用。
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
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。
2024年金属空气电池市场分析现状
2024年金属空气电池市场分析现状引言电池,作为一种常见的能源存储设备,对社会的发展和人们的生活产生了重要影响。
随着科技的进步和能源需求的增长,新型电池的研发和应用成为了一个热门领域。
金属空气电池由于其高能量密度和环保特性,逐渐引起了众多厂商和消费者的关注。
本文将对金属空气电池市场的现状进行分析。
金属空气电池的定义和原理金属空气电池是一种利用金属作为阳极,空气中的氧气作为阴极活性物质的电池。
金属空气电池通过金属阳极与阴极的氧气反应来产生电能。
其主要特点是具有高能量密度、长循环寿命和低成本等优势。
金属空气电池市场规模根据统计数据,截至目前,全球金属空气电池市场规模已达到XX亿美元。
预计在未来几年内,金属空气电池市场将保持稳定增长,并有望迅速发展。
金属空气电池市场的竞争格局目前,金属空气电池市场竞争格局较为分散。
国内外众多企业和机构均参与到了金属空气电池的研发和生产当中。
美国、中国、韩国等国家是金属空气电池市场的主要参与者。
这些企业和机构通过技术创新和产品差异化来争夺市场份额。
金属空气电池市场的应用领域金属空气电池的应用领域广泛,主要包括电动车辆、储能系统和便携设备等。
在电动车辆领域,金属空气电池由于其高能量密度和长续航里程优势,成为了替代传统锂离子电池的重要选择。
在储能系统领域,金属空气电池可以有效解决能源存储的问题,在电网调峰和应急备用方面具有潜力。
在便携设备领域,金属空气电池由于其低成本和环保特性,逐渐被广泛应用于手机、平板电脑和无人机等设备上。
金属空气电池市场面临的挑战虽然金属空气电池具有诸多优势,但仍然面临着一些挑战。
首先,金属空气电池的寿命较短,需要进行周期性维护和更换。
其次,金属空气电池的充放电效率相对较低,还需要进一步提高。
此外,金属空气电池的金属资源有限,采取可持续发展的策略也是一个重要课题。
金属空气电池市场的未来发展趋势随着对清洁能源的需求和环境保护意识的提高,金属空气电池市场有望迎来更多的机遇和挑战。
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
2024年金属空气电池市场前景分析
2024年金属空气电池市场前景分析引言金属空气电池是一种新兴的电池技术,其以金属和空气作为主要材料,能够提供高能量密度和长时间使用的优势。
金属空气电池具有广泛的应用潜力,不仅可以在电动车领域取得突破,还可以用于储能系统、移动设备和航空航天等领域。
本文旨在分析金属空气电池市场的前景。
金属空气电池市场的规模和增长趋势根据市场研究报告显示,金属空气电池市场在过去几年中呈现出快速增长的态势。
随着电动化趋势的兴起,金属空气电池逐渐受到广泛关注。
根据预测,金属空气电池市场规模有望在未来几年内达到XX亿美元,并保持持续增长。
1.电动车领域的应用推动市场增长–电动车市场的快速增长是金属空气电池市场的主要推动力。
随着环境意识的增强和政府对电动车的支持,电动车市场迎来了快速增长的时机。
金属空气电池作为一种高能量密度的电池技术,具有较长的续航里程,逐渐成为替代传统锂离子电池的重要选择。
2.储能系统和移动设备市场的应用潜力–金属空气电池不仅在电动车领域具有潜力,还可广泛应用于储能系统和移动设备领域。
大规模储能系统和便携式移动设备是现代社会中不可或缺的部分。
金属空气电池的高能量密度和长寿命特性,使其成为满足这些领域需求的良好选择。
3.技术改进推动市场发展–近年来,金属空气电池技术得到了长足的发展和改进。
电池的能量密度不断提高,寿命也在不断延长。
这些技术改进将进一步推动金属空气电池市场的发展。
市场挑战和风险金属空气电池市场的发展也面临一些挑战和风险,这些挑战需要被充分重视和解决。
1.金属空气电池的成本–目前,金属空气电池的成本相对较高,这限制了其在大规模商业应用中的推广。
降低金属空气电池的成本是一个重要的挑战,需要技术和产业链各个环节的合作。
2.电池的寿命和可循环性–金属空气电池的寿命和可循环性仍然需要改进。
长寿命和可循环性是大规模商业化应用的重要需求,因此需要进一步研究和技术创新。
3.市场竞争和替代技术–金属空气电池市场竞争激烈,不仅来自其他电池技术,还来自其他替代能源技术。
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。
铝空气动力电池发展现状及存在问题
动。 锂 负极 或 锂离 子 电池 的 电流密 度
为5 0~1 0 0 mA/ c m , 锌 负 极 的 电流 密度 一般低于 2 0 0 mA/ c m 。
2 . 铝 空气 电池理论 电压 较高 ,质 量比能量高
碱 性 溶 液 中铝 空气 电池 的理 论 电压 为 2 . 7 3 V, 实 际放 电 单 体 电压
且 铝 空气 电池 的 正 极 反 应 物 为 大 气 中的氧气 , 参 与 反 应 的 氧 气 质 量 不 用 计 算 在 电 池 装 置 的质 量 之 内 , 故
该 电池 的质 量 比能量 高 , 在表 2 列 出 的 电 池 中, 铝 空 气 电池 的理 论 比能
于 铝 的转 移 电子数 较 高、 且 摩 尔质 量
车 领域研 究 的 热点 。 解决 石油 燃料短
缺和污染的最佳方式是开发 出与石 油等效或接近等效的环保型替代燃
料, 而在 没 有开 发 出合适 的替 代燃料 之前, 研 究 开发 新型 动力 电池就 显得
重要且 迫切 。
因此, 科学界和产业界对新型动
力 电池 的研究 从未 止 步。 除上 述类 型
A
=
4 0 0~6 0 0 Wh / k g ( 见表2 ) , 甚 至更高 。 表2 中 的理 论容 量和 比能量 只计算 正 极 和 负极 材料 的质量 , 没有 考虑 电解 液 及包 装 壳体 的质量 , 实 际 比能量 为 考 虑整 个 电池装 置总 重 后 的 比能 量 。 铝 空气 电池 的理 论开 路 电压 ( 不 考虑 正 负极极 化 , 根 据 能斯特 方程 进 行计
上 述 元 素 中, 锂、 锌、 铅 是 目前 电池 中 应 用 最 广 泛 的元 素 。 锂 因为 摩 尔 质量 最 小 而 具 有 最 大 的理 论 容 量, 为3 . 8 6 Ah/g 。 铝 的理 论 容 量 为 2 . 9 8 Ah/g , 仅次于 锂 , 远大于锌 和铅 的理 论容量 。 铝 的理论容量 较大 , 得 益
2024年铝空气电池市场分析报告
2024年铝空气电池市场分析报告1. 引言铝空气电池是一种新型的电池技术,在能量密度、功率密度和环保性方面展现出巨大的潜力。
本报告将对铝空气电池市场进行详细分析,包括市场规模、市场发展趋势、市场竞争格局等。
2. 市场规模据统计数据显示,铝空气电池市场在过去几年保持着快速增长的势头。
根据预测,未来几年内铝空气电池市场将进一步扩大,市场规模有望达到xx亿美元,并且将继续保持着较高的增长率。
3. 市场发展趋势3.1 技术革新铝空气电池技术不断在改进和创新中发展,提高了能量密度和循环寿命。
随着技术不断成熟,铝空气电池将在电动车、无人机、储能系统等多个领域得到广泛应用。
3.2 环境友好性相比传统的锂离子电池,铝空气电池不含有稀有金属和有害物质,具有更好的环境友好性。
随着环保意识的提高,铝空气电池市场将得到更多关注和认可。
3.3 产业链整合铝空气电池市场正逐渐形成完整的产业链,包括铝空气电池的制造、材料供应和设备供应等。
产业链整合将促进市场资源的优化配置和效率的提升。
4. 市场竞争格局铝空气电池市场竞争激烈,主要厂商包括A公司、B公司和C公司等。
这些厂商在技术创新、产品质量和市场拓展等方面展开激烈竞争。
同时,新进入者也在不断涌现,加剧了市场的竞争程度。
5. 市场前景铝空气电池作为一种新兴的电池技术,具有巨大的市场潜力。
随着技术的发展和成本的降低,铝空气电池有望在未来几年内得到更广泛的应用,尤其是在新能源汽车和储能领域。
展望未来,铝空气电池市场前景广阔,投资者和企业应加大对该市场的关注和布局。
结论综上所述,铝空气电池市场发展迅猛,市场规模不断扩大。
未来几年内,铝空气电池市场将继续保持高速增长,市场竞争将更加激烈。
创新技术、环保性和产业链整合是铝空气电池市场发展的关键。
对于投资者和企业来说,抓住铝空气电池市场的机遇,将带来可观的经济效益。
2024年锂空气电池市场发展现状
2024年锂空气电池市场发展现状引言锂空气电池是一种新型的高能量密度电池技术,具有轻便、高能量密度和环保等特点。
在过去几年里,锂空气电池得到了广泛的关注和研究,被认为是下一代动力电池技术的重要候选者。
本文将对锂空气电池市场的发展现状进行探讨和分析。
锂空气电池的技术原理锂空气电池是通过锂和氧气之间的化学反应来产生电能的。
在放电过程中,锂金属被氧气氧化产生锂离子,并释放出电子。
这些电子通过外部电路流动,从而产生电流。
锂空气电池的充电过程则是上述反应的逆过程,锂离子在充电时被还原为锂金属,同时氧气被释放出来。
锂空气电池的优势和应用领域优势•高能量密度:锂空气电池比传统的锂离子电池具有更高的能量密度,可以提供更长的续航里程。
•环保:锂空气电池的主要反应产物是水,不会产生有害物质排放,具有良好的环保性能。
•轻便:锂空气电池使用轻量的锂金属作为负极材料,具有较低的重量和体积。
应用领域•电动车辆:锂空气电池作为动力电池,可以应用于电动汽车、电动自行车等交通工具,提供高能量密度和长续航里程。
•便携式设备:由于锂空气电池的轻便性和高能量密度,可以应用于手机、平板电脑等便携式电子设备,延长使用时间。
•能源存储:锂空气电池可以作为能源存储设备,储存太阳能和风能等清洁能源,平衡能源供需。
2024年锂空气电池市场发展现状技术挑战锂空气电池在实际应用中仍面临一些技术挑战。
首先,锂空气电池的寿命较短,需要改进电极材料和电解液等关键技术。
其次,锂空气电池还存在一定的安全性问题,如电解液的稳定性和氧气的泄露等。
这些技术挑战需要持续的研发和创新来解决。
市场前景尽管存在技术挑战,锂空气电池仍具有广阔的市场前景。
根据市场研究报告,锂空气电池市场在未来几年里有望实现快速增长。
这主要得益于电动汽车市场的快速发展和对高能量密度动力电池的需求增加。
同时,随着环保意识的提高,锂空气电池作为绿色能源技术也受到更多关注。
结论锂空气电池作为一种新型高能量密度电池技术,在市场上具有广阔的发展前景。
铝空气电池的应用领域及前景
铝空气电池的应用领域及前景铝空气电池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。
铝空气电池的应用领域及前景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。
既然100公斤就能行驶3000公里,那为什么还要仍需保留锂离子电池呢?而且要在锂离子电池电量耗尽后才启动?我认为虽然优点很优,缺点也比较显而易见:1.比功率较低,充电和放电速度比较缓慢;2.电压滞后,自放电率较大;3.需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热所以说前景的话,肯定是有的,但是在这些致命缺点解决以前,短时间内是不会取代锂离子电池。
各种空气电池早已存在。
属于储备电池范围。
想想没电的时候换块金属块,多完美。
但是这类电池都有一个共性问题:没有较完善的电解质膜的解决方案,所以导致这一类电池的应用始终无法扩大。
这膜要保护金属在碱液中的稳定性,要以离子的方式传输电流,想想。
1金属空气电池的研究进展
金属空气电池的研究进展引言当前全球的能源供给日趋匮乏,人们正在探索新的能源。
燃料电池作为高效、洁净、利用能源的新技术,已成为当今世界能源领域的开发热点。
金属空气电池则发挥了燃料电池的优点,以空气中的氧作为正极活性物质,金属锌(或铝、锂等)作为负极活性物质,空气中的氧气可源源不断地通过气体扩散电极到达电化学反应界面与金属锌(或铝)反应而放出电能。
由于金属空气电池的原材料丰富、性能价格比高并且完全无污染,因此,被称为是面向21世纪的绿色能源。
1 金属空气电池的结构及工作原理金属空气电池主要由正极、负极、电解液三大部分组成。
图1 为金属空气电池的构成。
图1金属燃料电池的结构示意图金属空气电池的工作原理如下:(1)正极(空气电极)一个空气电极一般由三层组成:催化层,防水透气层以及用来增加电极机械强度的金属集流导电网。
空气中的氧在电极参加反应时,首先通过扩散溶入溶液,然后在液相中扩散,在电极表面进行化学吸附,最后在催化层进行电化学还原。
因此催化层的性能和催化剂的选择直接关系到空气电极的性能的好坏。
而空气电极反应是在气、液、固三相界面上进行的,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。
在放电过程中,氧气在三相界面上被电化学催化还原为氢氧根离子,发生反应:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (1)(2)负极(金属电极)金属空气电池的理论能量密度只取决于负极。
即燃料电极,这是电池中传递的惟一活性物质。
金属阳极通常都要根据具体的金属性质进行金属成分或形态的加工处理,以满足电池要求。
目前负极主要研究的有铝或锌等金属合金。
以锌为例,放电时,锌在碱性溶液中发生反应2Zn + 4OH-→ 2Zn(OH)2 + 4e- (2)在电池中发生的总反应为:O2 + 2Zn + 2H2O → 2Zn(OH)2 (3)(3)电解液空气电极在反应过程中产生氢氧根离子,它的电势一般由溶液中的氢氧根离子的浓度决定。
2024年铝空气电池市场环境分析
2024年铝空气电池市场环境分析引言铝空气电池是一种新型的绿色充电电池。
随着全球对可再生能源需求的增加以及环保意识的提高,铝空气电池市场前景广阔。
本文将对铝空气电池市场环境进行分析,包括市场规模、竞争格局、政策支持等方面。
市场规模分析铝空气电池市场目前正处于快速增长阶段。
根据市场研究数据,预计在未来几年内,铝空气电池市场规模将持续扩大。
首先,全球对清洁能源的需求不断增加,铝空气电池作为一种绿色能源解决方案能够满足这一需求。
其次,铝空气电池的优点包括高能量密度、长寿命和低成本等,这些优势将进一步推动市场需求的增长。
竞争格局分析铝空气电池市场竞争格局较为复杂。
当前,市场上存在着多家铝空气电池制造商,它们竞争激烈。
其中,一些大型能源公司通过科研和技术创新占据了一定的市场份额。
此外,一些初创企业也积极涉足这一领域,它们通常具有灵活的运营机制和创新的产品设计能力。
可见,铝空气电池市场竞争格局多样化,这对于市场发展和产品创新是一个积极的因素。
政策支持分析政府对于铝空气电池的发展给予了一定的支持。
在全球范围内,许多国家和地区都制定了相应的政策以促进铝空气电池产业的发展。
这些政策包括财政补贴、税收优惠和技术研发资金支持等。
通过政策的支持,铝空气电池企业在技术研发、生产能力提升和市场拓展等方面得到了积极的帮助。
市场前景展望铝空气电池市场具有广阔的前景。
首先,随着新能源产业的快速发展,铝空气电池作为一种清洁能源解决方案将逐渐取代传统能源。
其次,铝空气电池在移动电源、储能系统和电动汽车等领域都具有广泛的应用前景。
最后,随着技术的进一步突破和成本的降低,铝空气电池市场有望实现更快速的发展。
结论通过对铝空气电池市场环境的分析,可以看出铝空气电池市场正处于高速发展阶段,具有广阔的前景。
同时,市场竞争格局和政策支持等因素也为市场增长提供了良好的条件。
铝空气电池作为一种绿色充电电池,将在未来的市场竞争中占据一席之地,并为全球清洁能源发展作出贡献。
2024年铝空气电池市场前景分析
铝空气电池市场前景分析概述铝空气电池作为一种新兴的电池技术,具有高能量密度、无污染、低成本等特点,被广泛应用于电动汽车、无人机、移动设备等领域。
本文将对铝空气电池市场的前景进行分析,探讨其发展趋势和潜在挑战。
市场规模及预测根据市场研究机构的数据显示,铝空气电池在未来几年内将呈现快速增长的趋势。
预计到2025年,全球铝空气电池市场规模将达到XX亿美元。
这主要得益于对清洁能源和可持续发展的追求,以及对传统锂离子电池的替代需求。
驱动因素1. 清洁能源需求近年来,全球对清洁能源的需求不断增长。
铝空气电池作为一种可再生、无污染的能源存储解决方案,受到了政府和企业的广泛关注和支持。
政府出台的环保政策和能源补贴政策将进一步推动铝空气电池市场的发展。
2. 电动汽车市场增长电动汽车市场的快速增长也为铝空气电池提供了巨大的机遇。
传统锂离子电池在能量密度和续航里程方面存在一定局限性,而铝空气电池具有较高的能量密度和较长的续航里程,可以满足消费者对电动汽车的需求。
预计未来几年内,电动汽车市场将继续保持快速增长势头,推动铝空气电池市场的发展。
潜在挑战虽然铝空气电池具有许多优点,但仍面临一些潜在挑战。
1. 寿命和循环性能目前,铝空气电池的寿命和循环性能仍然较低。
铝在与空气中的氧气反应过程中容易形成氧化物,导致电池性能下降。
科研人员正在努力解决这个问题,通过改进电池结构和材料来提高铝空气电池的寿命和循环性能。
2. 能量密度尽管铝空气电池的能量密度较高,但与锂离子电池相比仍然存在一定差距。
这使得一些应用领域对于更高能量密度的电池仍然依赖于其他技术。
因此,提高铝空气电池的能量密度是未来发展的重点之一。
发展趋势1. 材料创新随着材料科学和工程技术的进步,预计未来将会涌现更多适用于铝空气电池的新型材料。
这些新材料可以提高电池的性能和寿命,推动铝空气电池市场的进一步发展。
2. 技术创新在电池技术方面,科研人员正在不断寻求创新。
例如,改进氧气透过性和电解质的稳定性,提高铝空气电池的循环寿命和能量密度。
铝空气电池市场分析报告
铝空气电池市场分析报告1.引言1.1 概述铝空气电池是一种新能源电池技术,具有高能量密度、低成本、环保等优势,被广泛应用于电动车、无人机和移动设备等领域。
本报告旨在对铝空气电池市场进行全面分析,包括技术介绍、市场现状分析、发展趋势展望以及市场潜力分析、竞争格局分析和发展建议等内容,旨在为相关行业领域的决策者、投资者和研究人员提供参考和借鉴,推动铝空气电池技术的发展和市场应用。
1.2 文章结构文章结构部分:本报告将从铝空气电池技术介绍、市场现状分析和市场发展趋势展望三个方面进行分析。
通过对铝空气电池技术原理和特点的介绍,了解铝空气电池的基本情况;通过对市场现状的分析,掌握铝空气电池在当前市场中的地位和发展情况;通过对市场发展趋势的展望,预测铝空气电池未来的发展方向。
通过以上三个方面的分析,全面了解铝空气电池市场的概况,为未来的发展提供参考。
1.3 目的:本报告的目的是对铝空气电池市场进行深入分析,从技术介绍、市场现状分析到市场发展趋势展望,全面了解铝空气电池在当前和未来的发展情况。
通过对市场潜力、竞争格局的分析,提出相关的发展建议,以期为相关行业提供参考和指导。
同时,本报告也旨在加深人们对铝空气电池技术和市场的了解,推动铝空气电池在新能源领域的广泛应用。
1.4 总结本文对铝空气电池市场进行了深入分析,首先介绍了铝空气电池的技术特点和优势,然后对目前市场的现状进行了综合分析,最后展望了铝空气电池的市场发展趋势。
通过本文的研究,我们可以清晰地发现铝空气电池在未来能源市场具有巨大潜力,其技术优势和环保特点将会受到市场的青睐。
然而,同时也需要关注市场的竞争格局和发展局限,提出相应的发展建议,促进铝空气电池市场的健康发展。
总而言之,铝空气电池作为未来新能源的重要技术之一,市场前景广阔,但也需要持续的技术创新和市场拓展,以实现其在能源领域的持续发展和应用。
希望本文能够为相关行业提供一定的参考和借鉴。
2.正文2.1 铝空气电池技术介绍铝空气电池是一种新型的金属空气电池,它利用铝和空气中的氧气进行电化学反应来产生电能。
2023年铝空气电池行业市场研究报告
2023年铝空气电池行业市场研究报告铝空气电池是一种利用铝和空气反应来产生电能的可再生能源电池。
它具有高能量密度、长寿命、环保、安全等优点,被广泛应用于无人机、无线传感器、移动电源等领域。
本篇报告将对铝空气电池行业市场进行分析。
一、行业概况铝空气电池是一种新兴的电池技术,具有广阔的市场前景。
根据市场研究机构的数据显示,2019年全球铝空气电池市场规模约为1.5亿美元,预计到2025年将达到10亿美元以上,年复合增长率超过40%。
二、市场驱动因素1. 新能源需求增加:随着全球对可再生能源的需求增加,铝空气电池作为一种可再生、环保的能源,受到了广泛关注。
2. 移动电源市场扩大:移动电源市场快速发展,而铝空气电池具有高能量密度、轻巧便携等特点,能满足用户对大容量、长续航时间的需求。
3. 无人机市场增长:无人机市场迅速增长,而铝空气电池作为一种轻量级、高性能的动力源,逐渐替代传统的锂电池,在无人机领域具有广阔的市场应用前景。
三、市场挑战1. 技术难题:尽管铝空气电池具有良好的性能和可再生的优点,但其在实际应用中还存在一些技术难题,如阳极氧化、阴极反应速率等问题,需要进一步研究和解决。
2. 价格竞争:由于铝空气电池市场竞争激烈,价格低廉的锂电池仍占据主导地位,铝空气电池在价格上存在一定的竞争压力。
3. 市场监管:由于铝空气电池的能量密度较高,一旦发生异常情况可能引发安全隐患,因此对其市场监管要求较高,需要通过相关标准和法规来规范市场。
四、市场前景1. 移动电源市场:随着人们对移动电源容量和续航时间需求的提高,铝空气电池在移动电源市场将逐渐取代传统的锂电池,成为主流产品。
2. 无人机市场:无人机市场快速增长,而铝空气电池作为一种轻量高性能的动力源,具有广泛应用前景。
3. 新能源市场:随着全球对可再生能源的需求增加,铝空气电池作为一种可再生、环保的能源,将在新能源市场迎来广阔的发展机遇。
综上所述,铝空气电池作为一种新兴的可再生能源电池,具有广阔的市场前景。
铝空气电池发展状况及相关建议
化解电解铝产能过剩的新路径——汽车用铝空气电池2014年6月,美铝与以色列Phinergy公司联合开发的续航能力达到1600公里的汽车用铝空气电池进行了试车,比较好的解决了当前电动汽车续航里程低、充电不方便、成本高等主要问题,这一成果将大幅增加铝的消费量,引起了铝行业、电动汽车行业的广泛关注。
按中国汽车销量及运行里程测算,我国铝空气电池可年增铝消费约995万吨,占2013年全国铝消费量的40%,对我国化解电解铝产能过剩有重大意义。
一、铝空气电池技术概况(一)基本原理与构造铝空气电池以空气中的氧为正极活性物质,铝或铝合金为负极活性物质, 以氢氧化钠水溶液等为电解质,空气中的氧气通过电池两侧的空气电极到达电化学反应界面,与铝反应放出电能。
单体铝空气电池构造以铝为负极,以电池两侧的辅助空气电极为正极,工作时主要消耗铝和少量的水。
铝空气电池也能够以若干单体电池构成的电池组形式进行供电。
(二)技术发展状况当前,铝空气电池技术路线基本都已走通,只是在每度电铝材消耗、实际比能量、比功率等技术指标方面存在一定的差异。
国内从事相关技术研究的单位主要有中科院过程工程研究所、大连物理化学研究所、船舶重工712所、德阳东深新能源科技公司等单位以及相关大学院校等,并且已经分别完成符合自身科研需要的原理机,功率型号分别有1kW、5kW、50kW、100kW等。
同时,据相关报道,国内已有学术研究机构与企业合作推出了电动车铝空气电池,能量密度达到350Wh/kg以上,电池实现了集成化,容量达到5000Ah以上,可进行商业化应用。
此外,铝空气电池在国防军事领域,以及一些特殊环境下的移动电源、备用电源领域等,已经进行了小规模产业化,但总体需求较小。
国外以色列Phinergy公司在空气电池方面具有一定的专长,于2013年6月宣布研发出了电动汽车专用的铝空气电池,充电一次可使电动汽车行驶历程达到1600公里。
此款电池的阳极由50块铝板组成(总重25千克),每一块铝板所提供的能量可供电动汽车行驶32公里。
铝空气动力电池发展现状及存在问题
下,板式电极的实际工作面积远远低 (S n)等元素对铝阳极有一定的去极
于多孔电极。若铝电极也做成颗粒状、 化作用,制得的铝合金阳极的电极电
粉末状或多孔状,其功率密度将大幅 位一般可负移至-1.7 ~-1.9V。
96 484.56C =26.8A h,由 此 可 以 推 (锂离子电池为嵌入、脱嵌形式,除在 表 2中的理论容量和比能量只计算正
算出金属元素的理论电化学容量 A
=26.8 Z ( A h / g ),即相当于单位质 量(1g)的 金 属 元 素 发 生 对 应 的 电 化
学反应所能产生的电量。常见的用作
600W h / kg,高于锂离子电池的实际
此外,铝空气电池的反应物和生
比能量。
成物不涉及有毒、有害物质,放电反应
铝 空 气 电 池 和 锌 空 气 电 池 均 产物为氢氧化铝,氢氧化铝和碱性电
以 氧 气 为 正 极 反 应 物,金 属 燃 料 电 解液都可回收利用。铝空气电池自腐
池 在 碱 性 环 境 下 的 正 极 反 应 为 : 蚀会产生少量的氢气,但不产生任何
电池更适合用作动力电池。
阳极极化的结果导致电池的电压比理
此外,目前业界对铝空气电池功 论值大幅降低,实际比能量偏低。为了
率密度高低的认识还不统一。笔者认 减小阳极极化,使铝阳极的电极电位
为铝空气电池的铝电极一般做成板式 负移,常常会向纯铝中添加一些金属
电极,而其他类型电池的电极多为多 元素,制备成特殊的铝合金,如添加
电池材料的金属元素有铅、锌、锂等, 这些金属元素与铝的理论电化学容量 如表 1所示。
上 述 元 素 中,锂、锌、铅 是 目 前 电 池 中 应 用 最 广 泛 的 元 素。锂 因 为 摩尔质量最小而具有最大的理论容 量,为 3.86A h / g。铝 的 理 论 容 量 为 2.98A h / g,仅次于锂,远大于锌和铅 的理论容量。铝的理论容量较大,得益 于铝的转移电子数较高、且摩尔质量 比传统的电池材料锌和铅低很多。铅 酸蓄电池是发展较早、应用最广、技术 最成熟的电池,但由于其单位质量的 容量小、比能量低,且重金属铅易导致
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
铝空气电池研究现状与发展趋势铝空气燃料电池的理论比能量可达8100Wh/kg,具有成本低、比能量密度和比功率密度高等优点。
作为一种特殊的燃料电池,铝空气电池在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业潜力。
金属空气电池概述锂离子电池拥有较高的比能量,是目前研究较成熟且已经大规模商用的二次电池,但是近几年来,面对移动电子设备和电动汽车等领域的巨大发展,锂离子电池已难于满足其大容量的需求,特别是对能源依赖性很强的动力电池体系。
因此,拥有比锂离子电池比容量大几倍的金属空气电池应运而生,比如锌空气电池、铝空气电池、镁空气电池、锂空气电池等。
由于这类电池的正极活性物质主要来源于空气中的氧气,理论上的正极活性物质的量是无限的,所以电池理论容量主要取决于负极金属的量,这类电池拥有更大的比容量。
其中,铝空气燃料电池的理论比能量可达8100Wh/kg,具有成本低、比能量密度和比功率密度高等优点。
作为一种特殊的燃料电池,铝空气电池在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业潜力。
铝空气电池结构和原理从现有的研究成果和电池特性来分析,铝空气电池具有如下特点:(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。
铝阳极(负极)铝(Al)是一种理想的电极材料,金属铝的理论能量密度为8.2W˙h/g,在常见金属中,仅次于锂的13.3W˙h/g,电极电位较负,是除金属锂以外质量比能量最高的轻金属电池材料。
铝空气电池的质量比能量实际可以达到450Wh/kg,比功率达到50~200W/kg。
具有理论容量高、消耗率低、质量轻、电位负、资源丰富及易于加工等优点,得到广泛研究。
但是由于铝是一种很活泼的两性金属,目前铝阳极的发展还受到以下几个问题的影响。
(1)铝表面有一层钝化膜,影响了铝的电化学活性。
(2)铝是一种两性金属元素,这就决定了它在强碱性环境下易析氢腐蚀,影响电极电位,产物浮着在电解液中影响整个电化学反应的进行。
(3)空气电池独特的半开放的体系,使空气电极容易受到外界湿度的影响,发生铝阳极的“淹没”或“干涸”,甚至“爬碱”或“漏液”,现象从而对整个空气电池的结构造成破坏。
为了解决上述问题,国内外学者从以下三个方面进行了研究:1、铝阳极合金化工业级铝(99.0%)含有较多的杂质,如铁(0.5%)、硅、铜、锰、镁和锌等,会使相界面处铝的析氢腐蚀加剧,特别是铁会与铝形成局部原电池,导致电化学腐蚀成倍增加。
可向铝中加入既能提高化学活性、又可提高耐腐蚀性的合金成分。
铝合金合金化需要加入的元素所需要满足的条件有:①合金元素的熔点要低于金属Al;②在Al中固态饱和度较高;③电化学活性高于Al;④在电解质中溶解度较高;⑤具有较高的析氢过电位。
此外,将阳极金属加工成超细晶材料,可进一步提高阳极效率。
2、电解液中加入缓释剂由于阳极合金化有一定的成本问题所以人们经常会选择在电解液中加入一些缓释剂来保证铝空气电池的性能。
一些羧酸类、胺类、氨基酸类缓释剂及其对铝腐蚀的抑制效率如表1所示:研究者们使用天然物质作金属铝腐蚀的抑制剂,实验证明有机胺类、吡咯等对铝的腐蚀有明显的抑制作用。
通过向强碱电解质中添加有机物、水溶性化合物来研究铝金属阳极的电化学行为降低铝的腐蚀速度,进而提高铝空气电池的性能。
3、热处理工艺热处理通过改变铝合金中微量元素的分布和合金表面的微观结构,来影响合金性能,属工艺学的研究范畴。
通过适合的正交实验可找到最佳的热处理工艺。
电解液铝空气电池的电解液多为中性盐溶液或强碱性溶液。
当使用中性电解液时,阳极自腐蚀小,但铝阳极表面钝化严重,使工作电压降低,电池的功率和电流难以提高,还会导致电压滞后,产物氢氧化铝胶体也会沉降、阻塞电解液,因此这类电池只能作为小功率的电源输出装置。
当使用强碱性电解液时,铝的钝化减少,且碱液可吸纳一定量的反应产物氢氧化铝,电池的性能相对较好,但铝是两性金属,在强碱性环境中会发生强烈的析氢腐蚀,放出大量氢气,降低电池的输出功率和阳极利用率,在大电流密度下更严重。
如果是单纯的解决上述问题可以选择定期更换电解液和向电解液中加入能活化铝阳极表面和抑铝析氢腐蚀的添加剂来解决上诉问题。
空气电极(正极)阴极是O2的反应场所,具有透气、导电、防水、抗腐蚀及催化作用,也常叫做空气电极。
空气电极一般由多孔催化层、导电集流体和防水透气层3层结构组成:多孔催化层是氧气被还原的主要场所,在这里,扩散进入的氧气、氧还原催化剂与薄层电解液交界处形成三相界面电化学活性位点;导电集流体主要起导电和机械支撑的作用;防水透气层具有疏松多孔憎水的结构,既为催化层提供反应所需的气体,又防止电解液将气体扩散通道淹没。
催化层是空气电极的最关键部分,对其电化学性能起着决定性的作用,铝空气电池的性能很大程度上取决于所选用的阴极催化剂。
空气电极性能又能直接影响电极反应平衡,因此,提升其性能可以在一定程度上提高铝空气电池阳极的利用率,抑制阳极铝的自腐蚀。
常用的催化剂铝空气电池的催化剂有以下几种:(1)贵金属催化剂。
常用的是铂和银,其催化活性高性能比较稳定,但是由于价格比较昂贵且资源短缺所以可采用率不高。
(2)金属大环化合物催化剂。
有机金属大环化合物对氧气还原有良好的催化活性,特别是当它们吸附在大表面积碳上时。
且它们的活性和稳定性可通过热处理得到显著提高。
因此可望代替贵金属氧气还原催化剂。
常见的金属大环化合物的合成方法有热分解法和前驱体制备法。
但是由于热分解法的热处理过程会导致金属大环化合物与碳基体发生反应,前驱体法制备的催化剂活性差,所以应用也存在有一定问题。
(3)钙钛矿型氧化物催化剂。
钙钛矿型氧化物对氧气的还原和析出具有较高的催化活性,且价格低廉,因此在铝空气电池和燃料电池中具有广阔的应用前景。
现在的对钙钛矿氧电极催化剂的研究主要集中在改进制备方法和寻找新的取代元素以提高催化性能。
无定形前躯体法,特别是苹果酸前躯体法,能制备出晶粒细小、大比表面积的钙钛矿氧化物,从而大大提高它们的催化活性,是目前较好的制备钙钛矿氧化物的方法。
(4)廉价催化剂。
最主要的代表是二氧化锰催化剂,它的最大优势在于原料丰富、成本低廉可广泛应用于水性或非水性电解液的电池,但是单一的二氧化锰电催化活性有一定限制,所以人们在这方面的研究从来没有停止。
(5)AB2O4尖晶石型氧化物催化剂。
尖晶石的晶格为面心立方。
单位晶胞中有32个密堆积的02-离子,64个四面体空隙和32个八面体空隙被金属离子占据。
尖晶石的脱水活性与B离子位于四面体空隙的分数有关,分数越大,催化剂表面酸性增加,脱水活性增大,一般铝空气电池不采用这种催化剂。
(6)其他金属及合金催化剂。
镍相对便宜,并且在碱性电解质中阳极极化条件下有很高的耐腐蚀性,同时在金属元素中镍的析氧效率是最高的,所以传统上用镍作为碱性水电解阳极材料。
还经常采用镍铁、镍钴等合金催化剂,它们有很好的催化活性和耐腐蚀性,也是铝空气电池的一个可考虑的催化剂方向。
(7)复合催化剂。
将两种或两种以上的催化剂复合在一起来更好地提高铝空气电池的空气电极的催化活性。
铝空气电池应用展望目前铝空气电池尚未在工业和民用领域得以大规模推广应用,主要是由于材料制备技术有待完善和对其二次充放电的理念的认识。
在技术层面:铝空气电池的实测比能量和放电效率与理论值相差较大,其中存在的主要技术问题,包括(1)铝阳极自腐蚀和析氢在很大程度上制约了其放电效率,铝阳极的表面钝化影响了其放电响应时效;(2)电解液与阳极的匹配性,既能与铝电极形成快速的阳极氧化反应响应机制,又能够保持离子传递的高效与稳定,氧化产物的可循环性等;(3)空气电极的结构,导电集流层电流的自损耗,空气电极催化剂的氧还原能力等,均有待进一步优化提高。
铝空气电池作为二次电池的构想:铝空气电池作为金属燃料电池,一般观念认为是一次电池,这是对于充放电循环单元认识上的一个误区。
我们现在普遍使用的锂离子电池作为经典的二次电池,可以实现即时充放电转换,如果铝空气电池能够实现工业化的充放电过程,从这一大的循环体系来说也可以将其视为二次电池,而且这是解决其推广应用的关键技术之一。
纯铝或合金经过阳极氧化反应(放电)生成Al2O3˙nH2O,Al2O3˙nH2O经过焙烧生成Al2O3,进一步经过电解还原(充电)可以重新生成铝;Al2O3和Al2O3˙nH2O也可作为制备化学品氧化铝的原料。
铝空气电池高的比能量以及它的安全及对环境无害的特点决定了它将有一个广阔的发展前景,未来或将首先应用于动力汽车和矿山开采等移动设备。
铝空气电池可以设计为集成电池组,像汽油等燃料一样存放在加油站或专门的充电站,使用过程中当阳极消耗完以后直接更换电池组即可。
放电后的电池组交由专业的技术公司进行Al2O3˙nH2O的分离回收和电池组的二次装配。