4つの金属空気電池の開発と応用を紹介します

現在、研究が進んでいる金属空気電池には、主にアルミニウム空気電池、マグネシウム空気電池、亜鉛空気電池、リチウム空気電池があります。これらのタイプの金属空気電池のいくつかは、すでに大規模な大量生産条件を備えており、いくつかはまだ実験段階にあり、いくつかはすでに電気自動車で良好なアプリケーション結果を達成しており、まもなく新エネルギー車が搭載されます大規模。

金属空気電池は、金属を燃料として使用し、空気中の酸素との酸化還元反応によって電気エネルギーを生成する特殊な燃料電池です。

金属空気電池は、アノードとして活性金属を使用します。これには、安全性、環境保護、高エネルギー密度などの多くの利点があります。開発と応用の見通しは良好であり、現在の新エネルギー車の主力バッテリータイプであるリチウムイオンパワーバッテリーに取って代わることさえ期待されています。

金属空気電池の製造には、入手可能な原材料が非常に豊富です。現在、研究が進んでいる金属空気電池には、主にアルミニウム空気電池、マグネシウム空気電池、亜鉛空気電池、リチウム空気電池があります。これらのタイプの金属空気電池のいくつかは、すでに大規模な大量生産条件を備えており、いくつかはまだ実験段階にあり、いくつかはすでに電気自動車で良好なアプリケーション結果を達成しており、まもなく新エネルギー車が搭載されます大規模。

この記事では、上記のいくつかの金属空気電池の開発と応用を紹介します。

まず、アルミニウム空気電池

1.1。        動作原理

アルミニウム空気電池は、負極として高純度アルミニウムAl（99.99％アルミニウムを含む）、正極として酸素、電解質として水酸化カリウム（KOH）または水酸化ナトリウム（NaOH）の水溶液を使用しています。アルミニウムは空気中の酸素を吸収し、バッテリーが放電すると化学反応を起こし、アルミニウムと酸素を酸化アルミニウムに変換します。

2.特徴

アルミニウム空気電池は、無毒、無害、無公害であり、リサイクルおよびリサイクルが可能です。

電気自動車の場合、アルミニウム空気電池は軽量で比エネルギーが高いという特徴があります。データによると、アルミニウム空気電池の理論比エネルギーは8100Wh / kgに達し、現在の実際の比エネルギーは約350Wh / kgで、リチウム電池の2.3倍、ニッケル水素電池の6倍、7倍です。鉛蓄電池の。

この種のバッテリーは、明らかに車の重量を減らし、航続距離を伸ばすのに役立ちます。

3.研究開発と応用の進歩

外国人：

関連情報によると、カリフォルニアのアルミニウム電池を使用する電気自動車では、アルミニウム電極を1600kmの走行距離に交換した記録があります。

Alcoa Canadaとイスラエルの会社Phinergyの新しい100kgのアルミニウム空気電池は、3,000kmを駆動するのに十分な電力を蓄えます。

国内の：

Yun Aluminium Co.、Ltd。とKunming Metallurgical Research Instituteは共同で、Chuangneng Aluminium Air Battery Co.、Ltd。の設立に投資し、アルミニウム-空気電池の研究開発プロジェクトに投資しました。現在、Chuangnengアルミニウム空気電池の研究開発プロジェクトが進行中です。

China PowerとPHINERGYは、バス、コーチ、ロジスティクス車両、スポーツ多目的車などの電気自動車のアルミニウム電池を促進するための合弁会社を設立しました。中国本土、香港、マカオでのプロモーションが予定されています。

第二に、マグネシウム空気電池

1、動作原理

2、特徴

高エネルギー密度、高理論電圧、クリーンで安全なマグネシウムは、埋蔵量が豊富で、コスト面で有利です。

マグネシウム空気電池は、同じ重量のリチウム電池の10倍のエネルギー密度を持っています。

不利な点は、マグネシウムアノードの反応効率が低く、エアカソードの応答が遅いことです。バッテリーは多くのエネルギーを蓄えることができますが、エネルギーの実際の電力への変換は非常に限られています。

3.研究開発と応用の進歩

外国人：

報告によると、韓国で開発された完全なマグネシウム空気電池を搭載した電気自動車は、現在のリチウム電池車の平均航続距離の4倍である800キロメートルを正常に走行できます。

古河電池、ニコン、日産自動車、東北大学、宮城県など、日本の多くの機関や政府の研究機関や政府機関が、マグネシウム電池の大容量研究を積極的に推進しています。

日本のAguaPowerは、マグネシウム空気電池の開発と商品化に成功し、現在16件の特許を登録しています。

国内の：

寧波リチウム電池工学研究所は、1000Whのマグネシウム空気電池のプロトタイプの開発に成功しました。

1000Whマグネシウム空気電池のプロトタイプのデモンストレーション

バッテリーは直列に接続された5つの単一セルで構成され、アノードとしてAZ31マグネシウム合金、電解質として10％NaCl溶液、カソードとして空気拡散電極と酸化マンガン触媒があります。マグネシウム空気電池の外観は200×150×150mm3、重量は2.3kg、エネルギー密度は430Wh / kg、最大出力は80Wです。

同社が製造するマグネシウム空気電池は、電解質として水を使用し、独自のLEDライトを90〜100時間連続点灯でき、一度に20台のスマートフォンを充電できます。このマグネシウム空気電池は非常用電源として使用されます。

第三に、空気亜鉛電池

1.動作原理

空気亜鉛電池は、空気亜鉛電池とも呼ばれ、活性炭を使用して空気中の酸素または純酸素を正極活物質として、亜鉛を負極として、塩化アンモニウムまたは苛性溶液を電解質として使用します。

アノード：Zn2OH –→ ZnOH2O2e –

カソード：O22H2O4e –→ 4OH –

合成：2ZnO2 → 2ZnO

2.特徴

比エネルギーが高く、340Wh / kgに達する可能性があります。安全性、安定した放電性能、低コスト。重量はリチウム電池の50％、走行距離はリチウム電池の200％、初期設置価格はリチウム電池の約40％です。

3.研究開発と応用の進歩

外国人：

カナダのウォータールー大学のChenZhongwei博士と彼のチームは、大きな進歩を遂げました。

国内の：

「車両用空気亜鉛電池プロジェクト」は、全国863主要科学技術特別プロジェクトに含まれていました。

国内の空気亜鉛電池製造会社と自動車メーカー全体が、今年、空気亜鉛電池を搭載した12メートルの純電気バス500台を発売する予定です。車両の総コストは100万台、バッテリーの価格は約40万台。

計画によると、同社は2017年に3,000台の電気自動車用の亜鉛空力バッテリーを生産する予定です。

第四に、リチウム空気電池

1.動作原理

リチウム空気電池は、アノードとしてリチウムを使用し、カソードとして空気中の酸素を使用します。放電中、アノードのリチウムは電子を放出し、リチウムカチオン（Li +）になります。 Li +は電解質材料を通過し、外部回路から流れる酸素および電子と結合して、酸化リチウム（Li2O）または過酸化リチウム（Li2O2）を形成します。そして、陰極にとどまります。リチウム空気電池の開回路電圧は2.91Vです。

2.特徴

リチウム空気電池は、リチウムイオン電池の10倍のエネルギーを持ち、小型軽量です。欠点は、まだ実験段階であり、商品化までに約10年かかることです。

3.研究開発と応用の進歩

外国人：

英国のケンブリッジ大学が開発したリチウム空気電池は、2,000回以上充電できます。バッテリーは理論的には90％以上のエネルギーを使用します。

2009年、日本の研究機関は新しい大容量リチウム空気電池を開発しました。

IBM Almaden ReseachCenterはリチウム空気電池の研究を行っており、旭化成株式会社とセントラルグラス株式会社の2社が参加しました。研究チームは2020年までにリチウム空気電池の量産と促進を達成することを計画しています

国内の。

中国科学院は、リチウム空気電池セルの開発に成功しました。

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