鋅空氣電池電動汽車
❶ 想買個經久耐用的電瓶車,不知道那種好
大陽 雅迪 很多大牌子的
電瓶車[diàn píng chē]
科普中國 | 本詞條由「科普中國」科學網路詞條編寫與應用工作項目審核
審閱專家 江長勝
電瓶車我們又稱為「電動車」,它是由蓄電池(電瓶)提供電能,由電動機(直流、交流,串勵、他勵)驅動的純電動機動車輛。近年來,在我國得到了非常廣泛的普及。
國內的電瓶車主要用於觀光載客、治安巡邏、搬運貨物之用,電動觀光車的主要用途是在公園、景區、休閑度假村、大學、醫院、高爾夫球場、房地產公司等場所用作載客,電動巡邏車主要用途是在車站廣場、人流密集場所進行治安巡邏,電動搬運車的主要用途是在工廠、港口碼頭、物流庫房等。電動環衛車主要用途是用於清理場地、清洗路面、轉運垃圾等使用。電瓶車使用壽命一般為8至12年,其蓄電池使用壽命一般為1-4年(視使用維護情況)
中文名
電瓶車
外文名
electromobile
所屬學科
生活
所屬領域
交通
屬性
工具
快速
導航
發展現狀研究國內前景發展展望選購問題充電操作規程續行里程效率保養方法延長壽命保養支招判斷分析配置選購方法注意事項
發展簡史
電瓶車發展歷史:源於19世紀80年代,用作私人轎車、載重卡車和城市公共交通車。電瓶車的低速度、充電里程有限並不是缺點,而其無噪音、維修費低等優點使其得以普及。1920年之前,電瓶車一直在和汽油車競爭,後來電瓶車開始減少,因為電動啟動器使汽油動力車變得更具吸引力,加上大量生產使汽油車成本降低。在歐洲,電動車一直被用作短程貨運車。從70年代開始,各國又重新對電動車產生興趣,尤其是受到不應依賴外國石油和環境問題影響,導致一再改進電瓶車速度和行駛距離。隨著汽車能源與污染問題不斷受到人們關注,電瓶車技術的不斷改進、用途的不斷擴展,未來電瓶車發展前景光明。
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電動觀光車
發展現狀
二十一世紀的發展,可謂是「呼喚綠色環保」的時代,不但要求人們注重節約能源,更重要的是要求人們更加註重居住環境和綠色環保,以實現社會的可持續發展。電動車是世界上唯一能達到零排放的機動車。由於環保的要求,加之新材料和新技術的發展,電動車進入了快速發展期。
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2013年第十二屆全運會電瓶車
中國的石油資源比較貧乏,燃油與尾氣的排放污染又是未來大中城市大氣污染的主要污染源。為此,中國發展電動車輛無疑是未來發展的必然趨勢,也是符合綠色環保革命的需求,因為電動車輛環保、低能耗,它是綠色環保、凈化空氣污染的最好交通產物,如何給廣大人民群眾提供一個良好的生態環境,使其身心健康、擁有美好的居住環境,電動車產業的發展正是適應了這種趨勢,更是一種社會可持續發展的工具。
電動車作為綠色交通工具,將在21世紀給人類社會帶來巨大的變化。順應當前國際科技發展的大趨勢,將電動車作為中國進入21世紀汽車工業的切入點,不僅是實現中國汽車工業技術跨越式發展的戰略抉擇,同時也是實現中國汽車工業可持續發展的重要選擇。
2013年第十二屆全運會召開,全運村組委會選擇了躍進紫金(天津)電動車有限公司提供的電瓶車為全運村做交通保障服務。響應了全運會「綠色環保,節能減排」的環保理念。由此可見,電瓶車在國內為環境保護做貢獻的同時,也順應了當前發展的趨勢。
研究
中國電動車研究已取得階段性成果,完成了概念車車身設計構想書及界面設計,電池方面正在組織開發鎳氫電池、鋰離子電池、鋅空氣電池、燃料電池,有望取得突破。電動車的標准體系已經編制完成,同時建立了有關電動車的資料庫。電動車項目的國際合作正在按計劃進行。
國內前景
根據國內市場狀況和政府對電動車行業所持的態度,可以預見電國內電動車行業前景十分光明。
電瓶車
為維護中國能源安全,改善大氣環境,提高加入WTO後中國汽車工業的競爭力,科技部在"十五"國家863計劃中,特別設立電動車重大專項。專項將從國家汽車產業發展戰略的高度出發,選擇新一代電動車技術作為中國汽車科技創新的主攻方向,組織企業、高等院校和科研機構,以官、產、學、研四位一體的方式,聯合進行攻關。計劃在"十五" 期間,促進中國符合市場經濟發展要求的研發體系、機制和人才隊伍的形成,以電動車的產業化技術平台為工作重點,力爭在電動車關鍵單元技術、系統集成技術及整車技術上取得重大突破,集中有限資源搶佔新一代電動車制高點,促進中國汽車工業實現跨越式發展。
具體任務是推動純電動汽車在特定區域的商業化運作;建立燃料電池汽車產品技術平台;實現混合動力電動汽車的批量生產,開發的產品通過國家汽車產品型式認證。同時,完善國家電動車示範區和相關電動車檢測基地的建設;研究、制定促進電動車產業化的政策、法規和相關標准,完善相關基礎設施的建設;支持北京綠色奧運車輛的研發和應用示範。為中國在5-10年內實現電動車的產業化奠定技術基礎。
在電動車共性關鍵技術上,建立中國電動車整車的網路、總成及通訊協議規程,開發電動車基本車輛控制器模塊,發展帶有電子管理系統的高性能動力蓄電池組和具有數字控制系統的電機驅動系統,形成中國電動車零部件工業基礎。
全國政協副主席、中國工程院院長徐匡迪曾在「十五」電動車重大科技專項的驗收會上,對於電動車的應用前景表示,在特大型城市、機動車密集的區域、自然生態保護區以及旅遊觀光景區等領域,電動車將會因為政策上的鼓勵得到普及應用。
科技部部長徐冠華說,中國發展電動車非常緊迫和重要,中國車工業有跨越式發展的可能,所以要堅定不移地發展電動車。科技部將進一步加大對電動車專項的支持力度。
中國發展電動車具有獨特的有利條件。其中,一個非常重要的因素是市場。中國人口眾多,具有世界最龐大的客運交通市場,因此也具有世界最龐大的電動觀光車、電動小轎車市場,這為中國電動車技術的發展創造了特殊的市場有利條件。
另外,大力發展電動車是從根本上緩解乃至消除中國石油危機的重要途徑之一。在中國的石油消費中,交通運輸業用油增長最為迅速。而中國已經成為繼美國之後的第二大能源消費大國和第五大石油進口國,石油進口依存度已達40%。美伊戰爭再次敲響中國石油安全問題的警鍾
❷ 怎麼證實鋅空氣電池中氧化鋅的生成
鋅空氣電池(英語:Zinc-Air Fuel Cell)(不可充電的)和鋅空氣燃料電池(可再充電的)是一類結構特殊的品種。陽極(負極)採用了鋅合金。而陰極(正極)材料,則是空氣中的氧。在儲存時一般保持密封,所以基本上沒有自放電,但一旦使用就會持續釋放。又稱鋅氧電池,有時也被稱為鋅空電池。因為正極(陰極)是直接利用空氣,相對來看能量密度算是高的,其大小尺寸從助聽器裡面的紐扣電池,到從前使用水銀電池的電影攝像機裡面的大型電池,到電動汽車的很大型的電池提供動力。
電池構造 編輯
成糊狀的鋅粉在陽極端,起催化作用的碳在陰極。電池殼體上的孔可讓空氣中的氧進入腔體附著在陰極的碳上。同時,陽極的鋅被氧化,這與小型銀氧或汞氧電池的化學反應類似。
陰極——是起催化作用的碳從空氣中吸收氧。
陽極——是鋅粉和電解液的混合物,成糊狀。
電解液——高濃度的氫氧化鉀水溶液。
隔離層——用於隔離兩級間固體粉粒的移動。
絕緣和密封襯墊——尼龍材料。
電池外表面——鎳金屬外殼,具有良好的防腐性的導體。
原理 編輯
以下是鋅空氣電池的化學方程式:[2]
陽極: 2Zn + 4OH– 2Zn(OH)2 + 4e–
陰極: O2 + 2H2O + 4e– 4OH–
綜合: 2Zn + O2 2ZnO
通常這種反映產生的電壓是1.4伏,但放電電流和放電深度可引起電壓變化。空氣必須能不間斷地進入到陰極,在陰極殼體上開有小孔以便氧氣源源不斷地進入才能使電池產生化學反應
❸ 電動汽車的標准配置具體指的是哪些方面
電動汽車的標准配置是說只有電機電池,其餘的空調 方向助力 剎車助力沒有的
❹ 特斯拉純電動汽車的電池容量多大的
特斯拉電池容量為80kWh,電池組板由7104節18650鋰電池組成,特斯拉電池組板看似非常高大上。其電池組板由16組電池組串聯而成,並且每組電池組由444節鋰電池,每74節並聯形成。
特斯拉電池整體更換需要人民幣十七萬左右:
1、特斯拉單位電池由十幾個小包組成,每個小包又由七十多塊電池組成。小包里的電池模塊,人民幣2000元左右。特斯拉電池壽命;
2、特斯拉汽車電池容量一般在15—60kwh之間。容量大小直接影響輸出的最大電流和工作持續時間,即大容量電池可以釋放較大的電流值,或者是同樣的負載持續工作時間更長;
3、電池容量越大越好,大容量電池只要電壓穩定,不超標,大容量電瓶只要電壓穩定,但會影響電池壽命,汽車電池容量過大或過小都不好;
❺ 鋅空氣電池與其他廢棄電池放在一起後該怎麼辦
鋅電池電壓和鋰電池相比較低,結果就是能量密度達不到,在電子設備和電動汽車領悟很難應用,儲能方面可能會有潛力。但是,鋅也有枝晶問題,存在安全風險。放在一起後如果不是高溫條件下不會有什麼問題,最好是分開放
❻ 空氣電池的空氣電池的分類
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,以鋅為負極,以氯化銨或苛性鹼溶液為電解質的一種原電池。又稱鋅氧電池。分為中性和鹼性兩個體系的鋅空氣電池,分別用字母A和P表示,其後再用數字表示電池的型號。
鋅空氣電池的充電過程進行得十分緩慢,為解決這一問題,通常鋅空氣電池 的負極鋅板或鋅粒,被氧化成氧化鋅而失效後,一般採用直接更換鋅板或鋅粒和電解質的方法,使鋅空氣電到完全更新。放電時正、負極和總反應的化學方程式為:
負極:Zn+2OHˉ=ZnO+H2O+2eˉ
正極:0.5O2+H2O+2eˉ=2OHˉ
總反應:2Zn+O2=2ZnO
現在鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳炭包,開發了鋅空氣干電池的技術。
鋅空氣電池主要有4種類型:
①中性鋅空氣電池:結構與鋅錳圓筒形電池的類同,也採用氯化銨與氯化鋅為電解質,只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳,並在蓋上或周圍留有通氣孔,在使用時打開;
②紐扣式鋅空氣電池:結構與鋅銀扣式電池基本相同,但在正極外殼上留有小孔,使用時可打開;
③低功率大荷電量的鋅空氣濕電池:將燒結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。使用時注入氫氧化鉀溶液。這種電池便於攜帶。低功率鋅空氣濕電池和高功率鋅空氣電池屬於臨時激活型,活性炭電極能反復使用,因而電池在耗盡電荷量以後,只要更換鋅電極和鹼液,就可重復使用。 大容量鋰-空氣電池並非新概念,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困難,但要想實現商用,可能還需要10年。
減碳,對於人類福祉來說,絕對不是離譜的要求,但對於全球汽車業來說,卻是一件困難的事情。
眾所周知,鋰離子電池廣泛用於手機和筆記本電腦等,目前也已經是下一代充電式混合動力車和電動車的理想之選。它比其它汽車電池的密度更高、電量更充足,但也更貴,受制於電池容量,充電後的行駛距離仍不夠遠。即將於2010年上市的雪佛蘭Volt混合動力汽車如果僅僅使用電池,只能行駛40公里。
盡管仍有改進的空間,但鋰離子電池的潛力依然有限。普遍認為,要實現電動汽車的普及,能源密度需達到目前的約6~7倍。於是,理論上能源密度遠遠大於鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關注。雖然仍使用有機溶媒,但它卻以全新的構成極大提高電池的能量密度。
鋰-空氣電池並非新概念。由於在正極上使用空氣中的氧作為活性物質,理論上正極的容量密度是無限的,可加大容量。另外,如果負極使用金屬鋰,理論容量會比鋰離子充電電池提高一位數。
但是,為什麼鋰-空氣電池至今都未普及?原因是它存在致命缺陷,即固體反應生成物氧化鋰(Li2O)會在正極堆積,使電解液與空氣的接觸被阻斷,從而導致放電停止。
2009年2月,日本產業技術綜合研究所能源技術研究部門能源界面技術研究小組組長周豪慎和日本學術振興會(JSPS)外籍特別研究員王永剛共同開發出了新構造的大容量鋰空氣電池。
他們通過將電解液分成兩種來解決上述問題。在負極(金屬鋰)一側使用有機電解液,在正極(空氣)一側使用水性電解液。在兩種電解液之間設置只有鋰離子穿過的固體電解質膜,將兩者隔開。這樣便可防止電解液混合,並促進電池發生反應。
負極用電解液組合使用的是含有鋰鹽的有機電解液。雖然不能棄用有機溶媒,但卻限定了使用方法。正極用水性電解液使用鹼性水溶性凝膠,與微細化後的碳和低價氧化物催化劑形成的正極組合。
在鋰-空氣電池中,由於放電反應生成的並非是固體的Li2O,而是容易溶解在水性電解液中的LiOH(氫氧化鋰)。氧化鋰在空氣電極堆積後,不會導致工作停止。水及氮等也不會穿過固體電解質的隔壁,因此不存在與負極的鋰金屬發生反應的危險。而且,在充電時,如果配置充電專用的正極,還可防止充導電致空氣電極的腐蝕和老化。
實驗證明,以0.1A/g的放電率進行放電時,放電容量約為9000mAh/g,而以前的鋰-空氣電池的放電容量僅為700~3000mAh/g,可以說實現了容量的大幅增加。
另外,如果使用水溶液取代水溶性凝膠,便可在空氣中以0.1A/g的放電率連續放電20天,其放電容量約為5萬mAh/g(空氣極的單位質量),比原來高一位數。由於金屬鋰電池的容量原本就比鋰離子電池高一位數,因此該數值共比鋰離子充電電池高兩位數。
現在,由於水溶液的性能較高,而在易用性上凝膠更為出色,科學家們今後需要考慮決定究竟對這兩者中的哪一個進行開發。
了解到,這種技術還可考慮與單純的充電電池不同的使用方法。如果不對電池進行充電,而是通過汽車底座更換正極的水性電解液,以卡盒等方式補給負極的金屬鋰,汽車便可實現無需充電等待時間,立即行駛。
而且,通過回收用過的水性電解液,以電氣方式重新生成金屬鋰,還可繼續作為電池負極燃料循環使用,避免產生其他污染。鋰-空氣電池可以說是以金屬鋰為燃料的新型燃料電池。
科學家認為,鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍,可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電,因此這種電池可以更小、更輕。全球不少實驗室都在研究這種技術,但如果沒有重大突破,要想實現商用可能還需要10年。 鋁空氣電池,顧名思義就是以鋁與空氣作為電池材料的一種新型電池。它是一種無污染、長效、穩定可靠的電源,是一款對環境十分友好的電池。電池的結構以及使用的原材料可根據不同實用環境和要求而變動,具有很大的適應性,既能用於陸地也能用於深海,既可做動力電池,又能作長壽命高比能的信號電池,是一款十分強大的電池,有很廣闊的應用前景。
鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似,鋁空氣電池以高純度鋁Al(含鋁99.99%)為正極、氧為負極,以氫氧化鉀(KOH)和氫氧化鈉(NaOH)水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧,在電池放電時產生化學反應,鋁和氧作用轉化為氧化鋁。鋁空氣電池的進展十分迅速,它在EV上的應用已取得良好效果,是一種很有發展前途的空氣電池。
鋁空氣電池的特點:
1、比能量大
鋁空氣電池的實際比能量只達到350~400Wh/kg,這數值還不及它理論值的5%。但就是這5%不到的比能量也是鉛酸電池的7~8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。
若採用鋁空氣電池的電動車,續駛里程明顯地提高。國外有關資料介紹,美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上,有過只更換一次鋁電極續駛里程達1600km的記錄。
2、質量輕
我國開發和研製的牽引用動力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh,總質量為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總質量僅45kg,為鉛酸蓄電池質量的12%。由於電池質量大大減輕,車輛的整備質量也降低,可以提高車輛的裝載能量或延長續駛里程。
3、鋁沒有毒性和危險性
鋁對人體不會造成傷害,可以回收循環使用,不污染環境。鋁的原材料豐富,已具有大規模的鋁冶煉廠,生產成本較低。鋁回收再生方便,回收再生成本也較低。而且可以採用更換鋁電極的方法,來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。
正如所有的事物有其優秀的一面也有不足的一方一樣,鋁空氣電池也有不足之處。
雖然它含有高的比能量,但比功率較低,充電和放電速度比較緩慢,電壓滯後,自放電率較大,需要採用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱。
❼ 電動車電瓶有幾種
電動車電瓶一般有3種。48V12AH 48V20AH的電瓶比較好,一般電動車的電瓶是不能通用的,電瓶大概2年左右換一次。
❽ 鋰電池和釺鋅電池那個好
鋅空氣電池的發明已有100多年的歷史,最早是應用於鐵路信號燈等電源之上。與傳統電池相比,鋅空氣電池最大的特點就是綠色環保。由於電池工作過程中,負極上的鋅僅與電解液中的OH-和空氣中的氧氣相接觸而發生化學反應,所以在整個放電過程中,並不會產生任何污染大氣的物質。
此外,鋅空氣電池還以能量密度著稱,其每公斤發電量能夠達到0.3KWH,較鋰電池高出一倍。也就是說,雖然重量只有鋰電池的一半,但鋅空氣電池的續航里程卻是鋰電池的兩倍之多,且蓄電量的增大,也不會使鋅空氣電池更易爆炸。而由於僅使用空氣中的氧及價格相對低廉的鋅,鋅空氣電池的成本也降了下來,據悉其量產後的售價僅為鋰電池的1/3。
❾ 特斯拉汽車除了總電池組還有沒有別的電池
以上是我零零碎碎的收集的特斯拉的信息,關於電池部分信息如下,能夠回答你的問題。 頂配的85kW Model S使用了接近7000塊松下NCR 18650 3100mah電池,對電池兩次分組,做串並聯。設置感測器,感知每塊電池的工作狀態和溫度情況,由電池控制系統...
特斯拉走的不是傳統車企的路子,所以它跟其他汽車,包括純電動汽車有許多不同。 1、特斯拉的背景是矽谷,所以他們在汽車研發上沒有受到傳統車廠思路和供應鏈上的限制,特別是在汽車電子的應用上更大膽和前衛。 2、技術的角度說,國內的純電動車...
特斯拉的18650電池很可能命不長久。國外正在研究的電池有鋰硫電池、鋰空氣電池,適用於換電的有鋅空氣電池、鋁空氣電池,鋰硫電池的能量密度可達2600Wh/kg,鋰空氣電池的能量密度可達3500Wh/kg,鋁空氣電池的理論能量密度為8100Wh/Kg。特斯拉推...
電能的
特斯拉的動力是電池組,引擎是電動機,一張圖片可以很清晰的反映出它的動力系統。 ● 關於電池: 特斯拉採用的電池是我們常見的18650鋰電池,也就是普通筆記本電池的電芯。這些電池是松下為特斯拉而特製的,型號為18650NCA,單顆容量在3100mah。...
TESLA電動車的電池採用了松下提供的NCA系列(鎳鈷鋁體系)18650鈷酸鋰電池,單顆電池容量為3100毫安時 500公里單次
❿ 怎樣做空氣電池
化學電池的一種。構造原理與干電池相似,所不同的只是它的氧化劑取自空氣中的氧。例如有一種空氣電池,以鋅為陽極,以氫氧化鈉為電解液,而陰極是多孔的活性炭,因此能吸附空氣中的氧以代替一般干電池中的氧化劑(二氧化錳)。
應用:未來用於海上指示燈、應急燈等
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,以鋅為負極,以氯化銨或苛性鹼溶液為電解質的一種原電池。又稱鋅氧電池。分為中性和鹼性兩個體系的鋅空氣電池,分別用字母A和P表示,其後再用數字表示電池的型號。
鋅空氣電池都充電過程進行得十分緩慢,為解決這一問題,通常鋅空氣電池 的負極鋅板或鋅粒,被氧化成氧化鋅而失效後,一般採用直接更換鋅板或鋅粒和電解質的方法,使鋅空氣電到完全更新。放電時正、負極和總反應的化學方程式為:
負極:Zn+2OHˉ=ZnO+H2O+2eˉ
正極:0.5O2+H2O+2eˉ=2OHˉ
總反應:2Zn+O2=2ZnO
現在鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳炭包,開發了鋅空氣干電池的技術。
鋅空氣電池主要有4種類型:
①中性鋅空氣電池:結構與鋅錳圓筒形電池的類同,也採用氯化銨與氯化鋅為電解質,只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳,並在蓋上或周圍留有通氣孔,在使用時打開;
②紐扣式鋅空氣電池:結構與鋅銀扣式電池基本相同,但在正極外殼上留有小孔,使用時可打開;
③低功率大荷電量的鋅空氣濕電池:將燒結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。使用時注入氫氧化鉀溶液。這種電池便於攜帶。低功率鋅空氣濕電池和高功率鋅空氣電池屬於臨時激活型,活性炭電極能反復使用,因而電池在耗盡電荷量以後,只要更換鋅電極和鹼液,就可重復使用。[1]鋰空氣電池大容量鋰-空氣電池並非新概念,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困難,但要想實現商用,可能還需要10年。
減碳,對於人類福祉來說,絕對不是離譜的要求,但對於全球汽車業來說,卻是一件困難的事情。
眾所周知,鋰離子電池廣泛用於手機和筆記本電腦等,目前也已經是下一代充電式混合動力車和電動車的理想之選。它比其它汽車電池的密度更高、電量更充足,但也更貴,受制於電池容量,充電後的行駛距離仍不夠遠。即將於2010年上市的雪佛蘭Volt混合動力汽車如果僅僅使用電池,只能行駛40公里。
盡管仍有改進的空間,但鋰離子電池的潛力依然有限。普遍認為,要實現電動汽車的普及,能源密度需達到目前的約6~7倍。於是,理論上能源密度遠遠大於鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關注。雖然仍使用有機溶媒,但它卻以全新的構成極大提高電池的能量密度。
鋰-空氣電池並非新概念。由於在正極上使用空氣中的氧作為活性物質,理論上正極的容量密度是無限的,可加大容量。另外,如果負極使用金屬鋰,理論容量會比鋰離子充電電池提高一位數。
但是,為什麼鋰-空氣電池至今都未普及?原因是它存在致命缺陷,即固體反應生成物氧化鋰(Li2O)會在正極堆積,使電解液與空氣的接觸被阻斷,從而導致放電停止。
2009年2月,日本產業技術綜合研究所能源技術研究部門能源界面技術研究小組組長周豪慎和日本學術振興會(JSPS)外籍特別研究員王永剛共同開發出了新構造的大容量鋰空氣電池。
他們通過將電解液分成兩種來解決上述問題。在負極(金屬鋰)一側使用有機電解液,在正極(空氣)一側使用水性電解液。在兩種電解液之間設置只有鋰離子穿過的固體電解質膜,將兩者隔開。這樣便可防止電解液混合,並促進電池發生反應。
負極用電解液組合使用的是含有鋰鹽的有機電解液。雖然不能棄用有機溶媒,但卻限定了使用方法。正極用水性電解液使用鹼性水溶性凝膠,與微細化後的碳和低價氧化物催化劑形成的正極組合。
在鋰-空氣電池中,由於放電反應生成的並非是固體的Li2O,而是容易溶解在水性電解液中的LiOH(氫氧化鋰)。氧化鋰在空氣電極堆積後,不會導致工作停止。水及氮等也不會穿過固體電解質的隔壁,因此不存在與負極的鋰金屬發生反應的危險。而且,在充電時,如果配置充電專用的正極,還可防止充導電致空氣電極的腐蝕和老化。
實驗證明,以0.1A/g的放電率進行放電時,放電容量約為9000mAh/g,而以前的鋰-空氣電池的放電容量僅為700~3000mAh/g,可以說實現了容量的大幅增加。
另外,如果使用水溶液取代水溶性凝膠,便可在空氣中以0.1A/g的放電率連續放電20天,其放電容量約為5萬mAh/g(空氣極的單位質量),比原來高一位數。由於金屬鋰電池的容量原本就比鋰離子電池高一位數,因此該數值共比鋰離子充電電池高兩位數。
現在,由於水溶液的性能較高,而在易用性上凝膠更為出色,科學家們今後需要考慮決定究竟對這兩者中的哪一個進行開發。
了解到,這種技術還可考慮與單純的充電電池不同的使用方法。如果不對電池進行充電,而是通過汽車底座更換正極的水性電解液,以卡盒等方式補給負極的金屬鋰,汽車便可實現無需充電等待時間,立即行駛。
而且,通過回收用過的水性電解液,以電氣方式重新生成金屬鋰,還可繼續作為電池負極燃料循環使用,避免產生其他污染。鋰-空氣電池可以說是以金屬鋰為燃料的新型燃料電池。
科學家認為,鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍,可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電,因此這種電池可以更小、更輕。全球不少實驗室都在研究這種技術,但如果沒有重大突破,要想實現商用可能還需要10年。[2]鋁空氣電池鋁空氣電池,顧名思義就是以鋁與空氣作為電池材料的一種新型電池。它的一種無污染、長效、穩定可靠的電源,是一款對環境十分友好的電池。電池的結構以及使用的原材料可根據不同實用環境和要求而變動,具有很大的適應性,既能用於陸地也能用於深海,既可做動力電池,又能作長壽命高比能的信號電池,是一款十分強大的電池,有很廣闊的應用前景。
鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似,鋁空氣電池以高純度鋁Al(含鋁99.99%)為正極、氧為負極,以氫氧化鉀(KOH)和氫氧化鈉(NaOH)水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧,在電池放電時產生化學反應,鋁和氧作用轉化為氧化鋁。鋁空氣電池的進展十分迅速,它在EV上的應用已取得良好效果,是一種很有發展前途的空氣電池。
鋁空氣電池的特點:
1、比能量大
鋁空氣電池的實際比能量只達到350~400Wh/kg,這數值還不及它理論值的5%。但就是這5%不到的比能量也是鉛酸電池的7~8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。
若採用鋁空氣電池的電動車,續駛里程明顯地提高。國外有關資料介紹,美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上,有過只更換一次鋁電極續駛里程達1600km的記錄。
2、質量輕
我國開發和研製的牽引用動力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh,總質量為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總質量僅45kg,為鉛酸蓄電池質量的12%。由於電池質量大大減輕,車輛的整備質量也降低,可以提高車輛的裝載能量或延長續駛里程。
3、鋁沒有毒性和危險性
鋁對人體不會造成傷害,可以回收循環使用,不污染環境。鋁的原材料豐富,已具有大規模的鋁冶煉廠,生產成本較低。鋁回收再生方便,回收再生成本也較低。而且可以採用更換鋁電極的方法,來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。
正如所有的事物有其優秀的一面也有不足的一方一樣,鋁空氣電池也有不足之處。
雖然它含有高的比能量,但比功率較低,充電和放電速度比較緩慢,電壓滯後,自放電率較大,需要採用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱。