铝空气电池在实际应用之中发现的问题
铝空气电池实验报告
一、实验目的1. 了解铝空气电池的基本原理和制备方法；2. 掌握铝空气电池的性能测试方法；3. 分析影响铝空气电池性能的因素。
二、实验原理铝空气电池是一种以铝为阳极，空气中的氧气为阴极的化学电池。
其基本原理是铝在阳极发生氧化反应，氧气在阴极发生还原反应，通过电解液传递电子，从而实现电能的输出。
电池总反应式如下：阳极：Al + 3OH- → Al(OH)3 + 3e-阴极：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-三、实验材料与仪器1. 实验材料：铝片、石墨棒、高岭土、氢氧化钠、蒸馏水、泡沫镍、玻璃管、胶塞、导线、电极连接器等。
2. 实验仪器：电子天平、剪刀、烧杯、玻璃棒、搅拌器、恒温水浴锅、万用表、充电器、放电仪等。
四、实验步骤1. 准备电解液：将一定量的氢氧化钠溶解于蒸馏水中，配制成一定浓度的碱性溶液。
2. 制备铝空气电池：将铝片和石墨棒分别作为阳极和阴极，用玻璃棒将它们固定在玻璃管内，确保电极之间距离适中。
3. 添加电解液：将配制好的碱性溶液倒入玻璃管内，使电解液充满电极间隙。
4. 组装电池：将泡沫镍作为集流体，连接到铝片和石墨棒上，并用胶塞密封玻璃管。
5. 性能测试：将组装好的电池连接到放电仪上，进行放电测试；连接到充电器上，进行充电测试。
五、实验结果与分析1. 放电测试：在放电过程中，电池的电压逐渐下降，放电曲线呈现典型的铝空气电池放电曲线特征。
2. 充电测试：在充电过程中，电池的电压逐渐上升，充电曲线呈现典型的铝空气电池充电曲线特征。
3. 性能分析：通过对比不同电解液浓度、电极材料、电解液添加量等因素对电池性能的影响，分析得出以下结论：（1）电解液浓度对电池性能有较大影响，随着电解液浓度的增加，电池的电压和容量逐渐提高；（2）电极材料对电池性能也有较大影响，石墨棒作为阴极材料时，电池的电压和容量较高；（3）电解液添加量对电池性能有显著影响，适量的电解液添加量可以提高电池的电压和容量。
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。
铝空气电池为什么推广不了铝空气电池优缺点
铝空气电池为什么推广不了铝空气电池优缺点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。
下面小编给大家介绍一下“铝空气电池为什么推广不了铝空气电池优缺点”1.铝空气电池为什么推广不了铝空气电池相关技术有待提升完善，超级电容和国内已有生产厂家比都落后。
比能量大铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg，2014年的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg，但也是铅酸电池的7～8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。
采用铝空气电池后，车辆能够明显地提高续驶里程，国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。
2.铝空气电池优缺点优点：1、铝空气电池无毒危险铝对人体本身并不会生成危害，还可以回收利用反复的使用，不污染空气。
铝的原材料多种多样，已具备大范围的铝冶炼厂，成本费用较低。
铝回收利用再生方便快捷，回收利用再生成本也较低。
并且还可以使用更换铝电极的方法，来彻底解决铝空气电池充电比较慢的状况。
2、铝空气电池质量轻在我国开发设计和制造的牵引用动力型铅酸蓄电池的总动能为13.5k瓦每小时，总质量为375kg。
而同样动能的铝空气电池总质量仅45千克，为铅酸蓄电池质量的13%。
重要是因为电池质量很大程度上减轻，机动车辆的整车整备质量也下降，还可以提升机动车辆的装载动能或延长续驶行程。
3、铝空气电池比能量大铝空气电池的理论比能量可以达到8100瓦每小时/千克，2015年的铝空气电池的实际比能量只达到三百五十瓦每小时/千克，但也是铅酸电池的7～8倍、镍氢电池的5.8倍、锂离子电池的2.3倍。
使用铝空气电池后，机动车辆能够非常明显地提升续驶行程缺点：1、当铝和氧气发生反应生成动能时，可用的铝含量会随着放复电而减少。
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。
金属空气电池在军民两用领域的应用研究
文章编号：1009-8119 ( 2018 ) 03 ( 1 ) -0064-04金属空气电池在军民两用领域的应用研究史腾飞李仲铀董姗姗王珊珊(中国船舶工业综合技术经济研究院，北京100081摘要随着新能源技术的不断发展，金属空气电池因其具有容量大、成本低、清洁环保及放电稳定安全等特性而受到了广泛重视。
与传统的燃料电池相比，金属空气电池以氧气作为氧化剂，活性金属作为负极，并通过与 电解液进行反应而产生电能，其原理与干电池类似，是当前新能源电池发展的重要方向之一。
对当前几种前沿金 属空气电池的研究进展及其应用进行了分析与研究。
关键词金属空气电池，军用，民用，应用近年来，随着新能源技术的发展，电力系统越来越多 地被应用于代替传统的能源系统，充电站、电动汽车、电 力推进器系统等已成为当前新能源技术应用的热门方向， 而电源装置则是新能源技术发展的关键。
金属空气电池是 一种新型化学电池，兼具原电池和燃料电池的优点，具有 比功率高、使用年限长、节能环保等优点，并且因原材料 较为丰富而成本较低，是面向21世纪的新型清洁绿色能源 之一。
目前，金属空气电池的主要类型有铝一空气电池、 锌一空气电池、镁一空气电池、埋一空气电池、钠一空气 电池，以及铁一空气电池。
本文将对以上几种金属空气电 池的国内外研究进展及应用情况进行介绍。
1金属空气电池发展情况概述1.1金属空气电池的原理及结构金属空气电池是以金属或金属混合物为电池负极，以 空气中的氧或纯氧作为正极的活性物质，在中性或者碱性 电解液的条件下发生氧化还原反应，在反应中释放电子而 产生电流的装置，如图1所示。
图1金属空气电池放电时的状态在放电时，氧气在正极发生还原反应，方程式如下:O 2+2H 2O +4e -—4OH -相应的负极通常只能以不同金属M 失去电子来进行平衡，反应方程式如下：M ^M "++«e -由于负极所用的金属不同，金属电池的性质有所不 同。
铝空气电池工作原理_铝空气电池致命缺点
铝空气电池工作原理_铝空气电池致命缺点展开全文铝空气电池工作原理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。
铝空气电池构造特点在单体电池中以铝（Al）为负极、氧为正极，在铝空气电池两侧有一对辅助空气电极，作为铝空气电池正极，在工作时只消耗铝和少量的水。
铝空气电池主要特点（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。
铝空气电池致命缺点铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。
铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。
铝回收再生方便，回收再生成本也较低。
而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。
正如所有的事物有其优秀的一面也有不足的一方一样，铝空气电池也有不足之处。
虽然它含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。
影响铝空气电池的原因
铝空气电池是一种具有应用前途的电池，但受到多种因素的影响。
首先，铝空气电池的电解液一般使用强碱性电解液，因为电池的放电产物在中性及弱碱性溶液中极易生成沉淀，絮凝状沉淀会堵塞在电池内部无法排出，影响电池的放电性能。
同时，强碱性电解液的使用也会导致铝金属腐蚀，缩短电池的寿命。
其次，铝电极需要不断更换，因为铝氧化膜破坏易导致产生大量氢气，且铝电极需要不断更换。
这些问题限制了铝空气电池的发展。
此外，铝电极的制造工艺也是影响铝空气电池性能的因素之一。
由于纯度高达99.99%的高纯度铝制造难度大，成本高，且贵金属催化剂的使用也会增加成本。
这些因素导致铝空气电池难以随着产量规模的增加来降低成本。
综上所述，要克服铝空气电池在实际应用中面临的挑战和限制，需要综合考虑电解液、电极材料、制造工艺等因素的影响。
通过不断的研究和改进，有望推动铝空气电池的发展和应用。
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
铝-空气电池阳极及电解液的研究
The aluminum-air battery with open configuration was successfully assembled using Al alloy as anode, air electrode as cathode and NaCl solution as electrolyte. The magnesium-air battery with close configuration was also prepared with pure Mg anode. The electrochemical performance of Al alloy and Mg anodes and the effects of different configuration parameters on the discharge performance were systematically investigated by hydrogen evolution, polarization, discharge performance and SEM, based on which the best configuration parameters and electrochemical performance of aluminum / magnesium-air battery were obtained.
燃料电池(fuel cell)是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ连续不断地转化为电能的电化学 装置。燃料电池的活性物质储存在电池之外，只要不断地供给燃料和氧化剂就能一直发电，因而容量是 无限的。其最大特点是反应过程不涉及燃烧，能量转换等温进行，其实际使用效率远高于普通内燃机。 燃料电池作为高效、洁净的能源利用新技术，已成为当今世界能源领域的开发热点[4]。
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铝空气电池在实际应用之中发现地问题
☉◇铝空气电池参考资料◇☉
铝空气电池作为动力电池主要存在问题
铝电池商业化应用地明显技术缺陷是铝在空气或水溶液中易钝化且在强碱性溶液中腐蚀速率较大，严重降低了铝阳极效率.因此电极地活化和抗腐蚀性能地提高是铝阳极研究过程中需要解决地主要问题.资料个人收集整理，勿做商业用途
在大电流密度工作条件下，由于内阻高，不能满足动力电源地电性能要求，阻碍了铝阳极材料地应用.
在高功率输出时发热严重，必须配备热量输出系统，因而增加了系统地复杂性.
大功率铝空气电池组必须有良好地通风，保持通透地一致性，如增设供氧系统，效果会改善，这又会增加系统地复杂性.资料个人收集整理，勿做商业用途
在颠簸地路面运行时，能够提供地电能也有一定幅度波动.
如何确保电池不漏液，也是一个严重问题.
上述问题和复杂性是长期以来阻碍该技术大规模推广应用地瓶颈.又比如，该电池实际应用中地体积比能量一般只有，与铅酸蓄电池相当.系统能否长期稳定运行依然不确定.资料个人收集整理，勿做商业用途
但是铝空气电池在中国用于海上航标灯却非常适合！！
年，中国首创以铝－空气－海水为能源地新型电池，称之为海洋电池.它是一种无污染、长效、稳定可靠地电源.海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式：一是一次性电池，如锌锰电池、锌银电池、锌空（气）电池等.这些电池体积大，电能低，价格高.二是先充电后给电地二次性电源，如铅蓄电池，镍镉电池等.这种电池要定期充电，工作量大，费用高.资料个人收集整理，勿做商业用途
海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（、）网为正极，用取之不尽地海水为电解质溶液，它靠海水中地溶解氧与铝反应产生电能地.我们知道，海水中只含有地溶解氧，为获得这部分氧，科学家把正极制成仿鱼鳃地网状结构，以增大表面积，吸收海水中地微量溶解氧.这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生电能.资料个人收集整理，勿做商业用途
海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存.用时，把电池放入海水中，便可供电，其能量比原来地干电池高～倍.电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池地麻烦.即使更换，也只是换一块铝板，铝板地大小，可根据实际需要而定.海洋电池没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常了作.海洋电池，以海水为电解质溶液，不存在污染，已经成为海洋用电设施地能源优选之一.资料个人收集整理，勿做商业用途
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