空氣電池分類

鋅空氣電池

鋅空氣電池( zinc air battery)，用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質(zhì)，以鋅為負(fù)極，以氯化銨或苛性堿溶液為電解質(zhì)的一種原電池。又稱鋅氧電池。分為中性和堿性兩個(gè)體系的鋅空氣電池，分別用字母A和P表示，其后再用數(shù)字表示電池的型號(hào)。

鋅空氣電池都充電過(guò)程進(jìn)行得十分緩慢，為解決這一問(wèn)題，通常鋅空氣電池 的負(fù)極鋅板或鋅粒，被氧化成氧化鋅而失效后，一般采用直接更換鋅板或鋅粒和電解質(zhì)的方法，使鋅空氣電到完全更新。放電時(shí)正、負(fù)極和總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

負(fù)極：Zn+2OHˉ=ZnO+H2O+2eˉ

正極：0.5O2+H2O+2eˉ=2OHˉ

總反應(yīng)：2Zn+O2=2ZnO

現(xiàn)在鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳炭包，開(kāi)發(fā)了鋅空氣干電池的技術(shù)。

鋅空氣電池主要有4種類型：

①中性鋅空氣電池:結(jié)構(gòu)與鋅錳圓筒形電池的類同，也采用氯化銨與氯化鋅為電解質(zhì)，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳，并在蓋上或周圍留有通氣孔，在使用時(shí)打開(kāi);

②紐扣式鋅空氣電池：結(jié)構(gòu)與鋅銀扣式電池基本相同，但在正極外殼上留有小孔，使用時(shí)可打開(kāi);

③低功率大荷電量的鋅空氣濕電池：將燒結(jié)或粘接式活性炭電極和板狀鋅電極組合成電極組浸入盛有氫氧化鈉溶液的容器中;

④高功率鋅空氣電池：一般是將薄片狀粘結(jié)式活性炭電極裝在電池外壁上，將鋅粉電極裝在電池中間，兩者之間用吸液的隔膜隔離，上口裝有注液塞。使用時(shí)注入氫氧化鉀溶液。這種電池便于攜帶。低功率鋅空氣濕電池和高功率鋅空氣電池屬于臨時(shí)激活型，活性炭電極能反復(fù)使用，因而電池在耗盡電荷量以后，只要更換鋅電極和堿液，就可重復(fù)使用。[1]

鋰空氣電池

大容量鋰-空氣電池并非新概念，至今都未普及原因是它存在致命缺陷，日本的研究院克服了這個(gè)困難，但要想實(shí)現(xiàn)商用，可能還需要10年。

減碳，對(duì)于人類福祉來(lái)說(shuō)，絕對(duì)不是離譜的要求，但對(duì)于全球汽車業(yè)來(lái)說(shuō)，卻是一件困難的事情。

眾所周知，鋰離子電池廣泛用于手機(jī)和筆記本電腦等，目前也已經(jīng)是下一代充電式混合動(dòng)力車和電動(dòng)車的理想之選。它比其它汽車電池的密度更高、電量更充足，但也更貴，受制于電池容量，充電后的行駛距離仍不夠遠(yuǎn)。即將于2010年上市的雪佛蘭Volt混合動(dòng)力汽車如果僅僅使用電池，只能行駛40公里。

盡管仍有改進(jìn)的空間，但鋰離子電池的潛力依然有限。普遍認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的普及，能源密度需達(dá)到目前的約6～7倍。于是，理論上能源密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關(guān)注。雖然仍使用有機(jī)溶媒，但它卻以全新的構(gòu)成極大提高電池的能量密度。

鋰-空氣電池并非新概念。由于在正極上使用空氣中的氧作為活性物質(zhì)，理論上正極的容量密度是無(wú)限的，可加大容量。另外，如果負(fù)極使用金屬鋰，理論容量會(huì)比鋰離子充電電池提高一位數(shù)。

但是，為什么鋰-空氣電池至今都未普及?原因是它存在致命缺陷，即固體反應(yīng)生成物氧化鋰(Li2O)會(huì)在正極堆積，使電解液與空氣的接觸被阻斷，從而導(dǎo)致放電停止。

2009年2月，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所能源技術(shù)研究部門能源界面技術(shù)研究小組組長(zhǎng)周豪慎和日本學(xué)術(shù)振興會(huì)(JSPS)外籍特別研究員王永剛共同開(kāi)發(fā)出了新構(gòu)造的大容量鋰空氣電池。

他們通過(guò)將電解液分成兩種來(lái)解決上述問(wèn)題。在負(fù)極(金屬鋰)一側(cè)使用有機(jī)電解液，在正極(空氣)一側(cè)使用水性電解液。在兩種電解液之間設(shè)置只有鋰離子穿過(guò)的固體電解質(zhì)膜，將兩者隔開(kāi)。這樣便可防止電解液混合，并促進(jìn)電池發(fā)生反應(yīng)。