14.8.22--铝空气电池.doc

(一一) )铝空气电池铝空气电池 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 目录目录 1 工作原理2 构造特点3 主要特点▪ 比能量大 ▪ 质量轻 ▪ 无毒危险 4 海洋电池5 研发进展1 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 2 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 3 主要特点比能量大比能量大 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 质量轻质量轻 我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为 13.5kWh，总质量为 375kg而同样能量的铝 空气电池总质量仅 45kg，为铅酸蓄电池质量的 12%由于电池质量大大减轻，车辆的整备质量也降低， 可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程 无毒危险无毒危险 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 虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低(超级电容与此正相反,可互补)，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[1] 4 海洋电池1991 年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，称之为海洋电池它是一种无污染、长效、 稳定可靠的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的二次性电源， 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 海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用取之不尽的海水为电解质溶液， 它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的我们知道，海水中只含有 0.5%的溶解氧，为获得这部分氧， 科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的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两极反应为： 负极：（Al）：4Al－12e=4Al3+正极：（Pt 或 Fe 等）：3O2+6H2O 十 12e=12OH－ 总反应式：4Al+3O2 十 6H2O=4Al(OH)3↓ 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，其能量比干电池高 20～50 倍 电池设计使用周期可 长达一年以上，避免经常交换电池的麻烦即使更换，也只是换一块铝板，铝板的大小，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工作海洋电池，以海水为电解质溶液， 不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀。

5 研发进展美铝加拿大公司和以色列公司 Phinergy 新展示的 100 公斤重的铝空气电池储存了可行驶 3000 公里的 足够电量[2] 使用这种电池的汽车仍需保留锂电子电池，铝电池只在锂电池电量耗尽后才启动，因此可以用很长 时间，期间只需每月加注清水通常在一年左右达到使用极限后，到服务站更换充满电的铝电池即可[2]新电池并不是从普通电网充电，而是在美铝公司水电站的熔炼车间充电，充满电的电池其实是一块 大部分由铝制成的厚重面板铝板利用从空气中吸收的氧气以及用户给汽车加的水产生化学作用，将铝 变成氧化铝，从而释放出能量，为汽车持续提供动力铝的氧化反应在铝暴露在空气中时会自然发生， 表面的氧化铝会阻止深层的铝继续发生反应，新电池采用的新技术则包含了电解质可溶解表面氧化层， 使反应持续进行[2] (二) 自制铝空气自制铝空气 强烈推荐在家可做的免费能源！强烈推荐在家可做的免费能源！ 一、说明：一、说明： 1.目的目的 ：： 通过几种简易装置实现对铝空气电池的模拟制作，并通过资料对其工作原理进行了解通过几种简易装置实现对铝空气电池的模拟制作，并通过资料对其工作原理进行了解 2. 制作材料：铝箔、碎木炭、木炭棒、铝皮易拉罐、饱和食盐水、餐巾纸、木棒、电池夹、直流电机、制作材料：铝箔、碎木炭、木炭棒、铝皮易拉罐、饱和食盐水、餐巾纸、木棒、电池夹、直流电机、 砂纸。

砂纸 3.本电池电量大（如按高品质的电池方法制作，可达本电池电量大（如按高品质的电池方法制作，可达 1.5v）） ，安全、无毒、无易燃物质，材料易得安全、无毒、无易燃物质，材料易得 二二. 制作铝空气电池制作铝空气电池 1.层叠式电池，不做介绍（因效率太低）层叠式电池，不做介绍（因效率太低） ；； 2.棒式电池：棒式电池： 取一根一端有开口的木炭棒，再取一张餐巾纸，紧紧地包裹在木炭棒上，用饱和食盐水浸湿，再取一张取一根一端有开口的木炭棒，再取一张餐巾纸，紧紧地包裹在木炭棒上，用饱和食盐水浸湿，再取一张 铝箔紧紧地包裹在木炭棒上面，用一个电池夹一端夹在木炭棒的开口处，一端夹在电机一极上，用另一铝箔紧紧地包裹在木炭棒上面，用一个电池夹一端夹在木炭棒的开口处，一端夹在电机一极上，用另一 个电池夹一端夹在铝箔上，一端夹在电机另一极上，这时电机转动，电压约个电池夹一端夹在铝箔上，一端夹在电机另一极上，这时电机转动，电压约 0.8v 左右；左右； 3.高品质电池高品质电池 取一个铝皮易拉罐，用剪刀剪去罐盖，再用砂纸卷成筒状（有沙面朝外）磨掉易拉罐里的胶层，再取一取一个铝皮易拉罐，用剪刀剪去罐盖，再用砂纸卷成筒状（有沙面朝外）磨掉易拉罐里的胶层，再取一 张餐巾纸，使其紧贴罐壁，再倒入一些饱和食盐水，使其浸润餐巾纸，再插入一根木炭棒，并在其周围张餐巾纸，使其紧贴罐壁，再倒入一些饱和食盐水，使其浸润餐巾纸，再插入一根木炭棒，并在其周围 填上碎木炭，用木棒压实，直至装满为止，用一个电池夹一端夹在木炭棒的开口处，一端夹在电机一极填上碎木炭，用木棒压实，直至装满为止，用一个电池夹一端夹在木炭棒的开口处，一端夹在电机一极 上，用另一个电池夹一端夹在铝皮上，上，用另一个电池夹一端夹在铝皮上， ，一端夹在电机另一极上，这时电机转动，电压约，一端夹在电机另一极上，这时电机转动，电压约 1.5v 左右；左右； 附：附： 1.制作铝空气电池视频地址：制作铝空气电池视频地址： 2.有关资料及工作原理：有关资料及工作原理： 1. 铝空气电池的工作原理：铝空气电池的工作原理： 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（含铝 99.99％）为负极、氧为正极，％）为负极、氧为正极， 以氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解质，铝摄取空气中的氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用以氢氧化钾或氢氧化钠水溶液为电解质，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。

的空气电池 2. 铝空气电池的构造：铝空气电池的构造： 在单体电池中以铝为负极、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，在单体电池中以铝为负极、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在工作时只消耗铝和少量的水 3. 铝空气电池的铝空气电池的特点特点 (1)比能量大比能量大-铝空气电池的理论比能量可达铝空气电池的理论比能量可达 8100Wh/kg，，目前目前的铝空气电池的实际比能量只达到的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg，，但也是铅酸电池的但也是铅酸电池的 7～～8 倍、镍氢电池的倍、镍氢电池的 5.8 倍、锂电池的倍、锂电池的 2.3 倍倍采用铝空气电池后，采用铝空气电池后，车辆车辆 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汽车上，有上，有 过只更换一次铝电极续驶里程达过只更换一次铝电极续驶里程达 1600km 的记录 （（2））质量轻质量轻-我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为 13.5kWh，，总质量为总质量为 375kg。

而同而同 样能量的铝空气电池总质量仅样能量的铝空气电池总质量仅 45kg，为铅酸蓄电池质量的，为铅酸蓄电池质量的 12％由于电池质量大大减轻，车辆的整备质％由于电池质量大大减轻，车辆的整备质 量也降低，可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程量也降低，可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程 （（3））铝没有毒性和危险性铝没有毒性和危险性-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，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铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低，虽然铝空气电池含有高的比能量，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 过热过热。

总体上说铝空气电池是一种很有发展前途的电池总体上说铝空气电池是一种很有发展前途的电池 (三)(2010.5)(三) 摘要：一辆电动汽车能否连续驰骋 19 个小时，从多伦多开到 1800 公里外的哈利法克斯，全程无需停 车充电？这在理论上将是可行的近日，美铝加拿大公司和以色列 Phinergy 公司在蒙特利尔向大众展 示了这样一种具有超级续航能力的电池技术 重 100 公斤 只需每月加注清水以锂离子电池驱动的电动汽车难以普及的最大障碍是行驶里程有限，目前的续航能力大多在 135 公里 （日产 Leaf）至 480 公里（特斯拉 S 型）之间，除非大量安装快速充电站，否则不适宜驾驶电动汽车 远途旅行美铝加拿大公司和以色列公司 Phinergy 新展示的 100 公斤重的铝空气电池储存了可行驶 3000 公里的足够电量相比之下，特斯拉 Model S 的电池超过 500 公斤，而行驶里程不到 500 公里新电池并不是从普通电网充电，而是在美铝公司水电站的熔炼车间充电，充满电的电池其实是一块大部 分由铝制成的厚重面板铝板利用从空气中吸收的氧气以及用户给。