金屬-空氣電池是以電極電位較負的金屬如鎂、鋁、鋅、汞、鐵等作負極，以空氣中的氧或純氧作正極的活性物質。金屬-空氣電池電解質溶液一般採用鹼性電解質水溶液，如果採用電極電位更負的鋰、鈉、鈣等作負極，因為它們可以和水反應，所以只能採用非水的有機電解質如耐酚固體電解質或無機電解質如LiBF4鹽溶液等
基本介紹
- 中文名：金屬-空氣電池
- 外文名：metal-air battery
- 負極：鎂、鋁、汞、鐵等
- 正極：空氣中的氧或純氧
- 特點：比能量高、價格便宜
- 缺點：濕貯存性能差等
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簡介
金屬-空氣電池是以電極電位較負的金屬如鎂、鋁、鋅、汞、鐵等作負極，以空氣中的氧或純氧作正極的活性物質。鋅-空氣電池在金屬-空氣電池系列中是研究最多且已廣泛套用的一種電池，近20年來圍繞二次鋅-空氣電池科學家做了大量的研究。日本三洋公司已制出大容量的二次鋅-空氣電池，採用空氣和電液受力循環的辦法，研製出電壓為125V容量為560A·h的牽引車用的鋅-空氣電池。據報導已在車輛上套用，其放電電流密度可達80mA/cm，最高可達130mA/cm。法國及日本的一些公司採用循環鋅漿的辦法製成鋅-空氣二次電流，活性物質的恢復在電池外部進行，其實際比能量達115W·h/kg。
特點
金屬-空氣電池的主要特點：
（1）比能量高。由於空氣電極所用活性物質是空氣中的氧，它是用之不竭的，理論上正極的容量是無限的，加之活性物質在電池之外，使空氣電池的理論比能量比一般金屬氧化物電極大得多，金屬空氣電池的理論比能量一般都在1000W·h/kg以上，實際比能量在100W·h/kg以上，屬於高能化學電源。下圖為部分金屬-空氣電池的性能。
（2）價格便宜。鋅-空氣電池不採用昂貴的貴金屬作電極，構成電池材料均為常見的材料，所以價格便宜。
（3）性能穩定。特別是鋅-空氣電池採用粉狀多孔鋅電極和鹼性電液後，可以在很高的電流密度下工作，如果採用純氧代替空氣，放電性能還可以大幅度提高。根據理論計算，可使電流密度提高約20倍。
缺點
金屬-空氣電池存在以下缺點。第一，電池不能密封，易造成電液乾涸及上漲，影響到電池的容量和壽命，如果採用鹼性電液還容易發生碳酸鹽化，增加電池的內阻，影響放電。第二，濕貯存性能差，因為電池中的空氣擴散到負極會加快負極的自放電。第三，採用多孔鋅作負極，需要汞齊化，汞不僅危害工人健康而且污染環境，需要非汞緩蝕劑取代。
具體形式
鋅-空氣電池
近年來，隨著氣體擴散電極理論的進一步完善，以及催化劑的製備和氣體電極製造工藝的發展，使電極性能進一步提高，電流密度可達到200~300mA/cm，甚至有些達到500mA/cm；同時，對鋅空氣電池氣體管理的研究（如水、二氧化碳等），提高了鋅空氣電池的環境適應能力，為大功率鋅空氣電池的產品化開發提供了技術保障，同時也使各種鋅空氣電池體系逐漸走向商品化。根據放電率的不同，鋅-空氣電池可以套用於不同的場合。中、小電流密度下工作可用於鐵路信號、無線電通訊、航標燈、農用黑光燈等的電源。大電流密度工作可用作車輛動力源。採用化學電源作車輛動力源具有無噪聲、無廢氣排放等優點，因此，開發鋅-空氣電池用於汽車有較好的前景。它還可以代替成本很高的鋅-銀電池用於國防，如用於魚雷、飛彈等，對於小電流長壽命工作的扣式鋅-空氣電池，可用於手錶、助聽器以及計算器等物品。
鎂-空氣電池
任何電極電位較負的金屬與空氣電極相配對都可以構成相應的金屬-空氣電池。鎂的電極電位較負、電化學當量較小，用它與空氣電極配對可以組成鎂-空氣電池。鎂的電化學當量為0.454g/（A·h），在鹼性溶液中的Ф=-2.69V。鎂-空氣電池的理論比能量為3910W·h/kg，是鋅-空氣電池的3倍。鎂-空氣電池的負極是鎂，正極為空氣中的氧，電解質是KOH溶液，也可以用中性的電解質溶液。
