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锌-空气电池应用前景

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锌-空气电池应用前景
2019-03-22

锌-空气燃料电池具有安全、零污染、高能量、大功率、低成本及材料可再生等优点,因而被专家们认为是装备电动汽车等的理想动力电源。锌-空气电池的电压为1.4 V左右,放电电流受活性炭电极吸附氧及扩散速度的制约。每一型号的电池有其最佳使用电流值,超过极限值时活性炭电极会迅速劣化。电池的电荷量一般比同体积的锌锰电池大3倍以上。大型锌-空气电池的电荷量一般在500~2 000 A·h,主要用于铁路和航海灯标装置上。纽扣形锌-空气电池的电荷量在200~400 mA·h,已广泛用于助听器中。如果能普及使用锌-空气燃料电池的话,可大大减少空气和噪声污染。因此,由美国能源部和中国科技部授权成立的“美中能源环境技术交流中心”已经把锌-空气动力燃料电池作为向中国推荐的重点合作项目。我国是锌储量居世界第一的国家,在氢氧燃料电池车的商业化面临价格昂贵、投资巨大、技术瓶颈一时难以逾越的时候,锌-空气燃料电池的诞生也许可为环保汽车的普及提供一条捷径。现在,由锌-空气燃料电池驱动的电动自行车已经走上了上海街头,这款锌-空气燃料电池车最大的特点是续驶里程长,可以达到200 km以上;另一个独特之处是它采用换电池来代替传统电动车充电的方式,每次换电池大约3 min。
锌空气电池的优势
1、比能量大。锌空气电池的比能量是铅酸蓄电池的4~6倍,比锂离子电池比能量都大1倍,以其作为动力的电动汽车最大行程可达400km,而以同等质量的铅酸蓄电池装同样的车一般行程则不大于100km。
2、制造工艺简单,成本低廉。大批量成本约为300~500元/kVAh,比铅酸蓄电池的还低。
3、安全可靠。即使外部遇到明火、短路、穿刺、撞击等情况,都不会发生燃烧、爆炸。
4、环保。电池正极采用活性碳、铜网,负极采用金属锌,没有使用一些有毒害的物质。
5、可再生利用。锌电极使用完后,可通过再生还原得到再次使用。另外,锌电极也可以采用机械充电方式,即将用完后的锌电极从电池中取出,放入特制的槽中充电。锌空气电极可以重复使用多次,还可以制成直接充电的锌空气电池,简称二次锌空气电池。湖南丰日电源电气股份有限公司,曾研制出的二次锌空气电池,充电循环寿命达100次以上。
6、由于锌空气电池的充电主要是更换极板,所以极板的再生可以集中进行。极板的分发可以像商店那样布点,不必建立专用的充电站。这不但可以节约大量先期投资,而且给用户带来很多方便。 [3]
锌空气电池的弊端
1、使用成本相对高,充电过程相对复杂。因为锌空气电池通常都是机械充电方式,要求将锌电极取出在专用充电槽中充电,只有专业人员才能进行操作,给使用带来了麻烦,同时也提高了人工费用,造成实际运行成本的附加值较高。
2、实际使用寿命短,为1~2年,这主要不是因为电池的电化学性能差,而是电池的结构带来的影响。如电池的外壳是由塑料包覆空气电极而成,不是完整的塑料槽,因此给电池的密封带来了困难,不少电池在使用一定时间后就出现漏液现象。其次,锌空气电极必须制成多孔状,多孔的电极可以吸附氧气,但同时也吸附部分二氧化碳,使电解液碳酸盐化,致使电池的效率大大下降。
3、批量生产加工工艺不够成熟。这主要是催化膜和防水透气膜的制造,大多需要半机械操作,存在一些手工因素,导致电极性能有差异。

 

 

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