空气电池能充电吗?
能。
据物理学家组织网报道,最近,美国乔治·华盛顿大学科学家展示了一种新型高能电池,称为“熔融—空气电池”,是目前储电能力最高的电池之一。这种电池与其他高能电池不同,还能再次充电。虽然该电池目前要在高温下操作,但研究人员正在进一步实验改进其性能,以期这种电池在电动汽车、储电电网领域更具竞争力。相关论文发表在最近出版的《能源与环境科学》杂志上。
“这是第一款可充电的熔融—空气电池,利用空气中的自由氧和多电子存储分子存储电能。”该校研究人员斯图亚特·利希特说,“目前在电动汽车和电网中已有实用充电熔融硫电池,但不是空气。硫的质量是氧的两倍,而且空气不会新增电池重量。”
多电子存储分子是在一个分子中存储多个电子,这是熔融空气电池的最大优势之一。这使它比单电子存储分子的电池,如锂离子电池储电能力更高。目前储电能力最高的电池——硼化矾(VB2)—空气电池,每个分子能存储11个电子,但VB2—空气电池及其他高能电池却不可充电。
利希特解释说,熔融电解质是让电池可充电的关键。熔融电解质是高活性的,能通过一种特殊电解分裂反应来为电池“充电”。如铁熔融—空气电池放电后,铁氧混合物会生成氧化铁。充电则是把氧化铁变成金属铁,把氧气释放到空气里。
熔融—空气电池结合了高储电能力和可充电性能。用空气中的氧作阴极材料,不用任何外来催化剂或薄膜。不同电池要不同的电解质,但都是熔融的,研究人员所展示的样本是在700℃到800℃时熔融为液态。“对电池来说高温并不常见,但这并非障碍。较低容量的高温熔融电解硫电池已经用在了电动汽车上,至今尚未发现缺点。”利希特说。
他们还把铁、碳和VB2作电解质进行比较,储电量分别达到1万、1.9万和2.7万瓦时/升。储电量受每种分子所存储的电子数量的影响:铁是3个电子,碳是4个,VB2是11个。而锂—空气电池只有6200瓦时/升,因为它每个分子只能存储一个电子。
高储电能力和可充电性的结合,让熔融—空气电池在未来能源存储应用中极具吸引力。目前,研究人员正在改进该电池的其他性能,如研究熔点更低的熔融电解质、提高电压和能效等。利希特说:“熔融—空气电极上的放电电流足以生成高电压,假如新增循环空气和熔融盐之间的表面积,还能进一步提高电压。”
延伸阅读
锌空气电池可以行李托运吗?
可以托运
锌空气电池可以上飞机,但是得托运。
电池可以上飞机。除锂电池之外,其余类型的电池都能托运,不过,电池在过安检时需要从行李里面拿出来检查,比较麻烦,建议将电池放在随身携带的行李当中。所带的锂电池额定能量不得在160Wh以上,锂含量不得多于2g。超过100Wh,低于160Wh的锂电池需经过航空公司的批准。备用锂电池携带数量不可以大于2。
铝空气电池反应方程式?
铝空气海水电池电极反应式是3O2+6H2O+12e-=12OH-,4Al—12e-=4Al3+。电极反应式是指在电化学装置中表示原子或离子在电极上得失电子发生氧化或还原反应的式子。
原则电极反应基本上都是氧化还原反应,要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。两电极反应式相加,消去电子后得电池总反应式。利用此原则,电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。
碱性溶液中CO2不可能存在,也不会有H+参加反应或生成;同样酸性溶液,不会有OH参加反应或生成也不会有碳酸根离子的存在。根据此原则,物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。我们可以根据电解质溶液的酸碱性来书写,确定H2O,OH-, H+ 在方程式的左边还是右边。
铝海水空气电池原理?
工作原理是: 铝海水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 这里盐水相当于电解质,铝箔为电池负极,空气中的氧气为正极,活性炭用来吸附更多的氧(所以说活性炭是正极也行) 电池放电反应以后产生电流使铜丝起火。
空气能电池的使用寿命?
十年左右。
空气电池是化学电池的一种。构造原理与干电池相似,所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧。例如有一种空气电池,以锌为负极,以氢氧化钠为电解液,而阴极是多孔的活性炭,因此能吸附空气中的氧以代替一般干电池中的氧化剂(二氧化锰)。
锂空气电池原理?
锂空气电池是一种用锂作阳极,以空气中的氧气作为阴极反应物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度,因为其阴极很轻,且氧气从环境中获取而不用保存在电池里。锂空气电池采用锂作为负极活性材料,采用多孔的气体扩散层电极作为正极材料,按电解质体系主要分为有机电解液体、水性电解液体系、混合电解液体系和全固态电解质体系。
放电过程:阳极的锂释放电子后成为锂阳离子(Li+),Li+穿过电解质材料,在阴极与氧气、以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂(Li2O)或者过氧化锂(Li2O2),并留在阴极。锂空气电池的开路电压为2.91V。
锂空气电池的概念最早由Lockheed提出,电解液为碱性水溶液。氧气在空气电极上发生氧还原反应,形成氢氧化物。其放电反应方程为:
4Li+O2+2H2O→4LiOH(1-1)
放电过程中Li、H2O和O2被消耗,在Li表面生成了一层保护膜而阻碍电化学反应的快速进行。在开路或低功率的状态下,Li的自放电率很高,并伴随着Li的腐蚀反应:
Li+H2O→LiOH+1/2H2(1-2)
在水系电解液中,金属Li极易和水反应,因此对锂离子隔膜的阻水性有很高要求,目前还没有商业化的产品。综合考虑实用性和安全性,水系锂空气电池并非最终实际应用的首选。
非水电解液体系的锂空气电池使用了含有可溶性锂盐的有机电解液,工作原理是基于Li2O2的生成与分解:
4Li+O2→2Li2O(1-3)
2Li+O2→Li2O2(1-4)
根据1-3式计算,锂空气电池的理论能量密度为5200Wh/kg,在实际应用中,由于氧气来自外界环境,排除氧气后的能量密度高达11430Wh/kg。目前对于全固态锂空气电池报道较少,其具有稳定性好、循环性能好、避免形成锂枝等优点,但其低导电性,容量和能量密度限制了其发展。每一种电池体系都有其各自的优点,同时也都面临着反应机理和工艺设计的难题。目前对于锂空气电池的研究大多数是采用有机电解液体系。
目前水平的锂空气电池单体能量密度比高镍三元高不了太多。因此还需要技术上的突破,才能发挥电极的高比容量优势。
锌空气电池为何无法普及?
1电池类型
目前为止,已经商业化的锌空气电池重要有方型和纽扣型两种,而具有巨大市场需求量的圆柱型特别是小圆柱型的锌空气电池则由于其结构复杂,在国内外一直没有突破性发展,尚未得到大量生产化。
2电池密封问题
一直以来圆柱型锌空气电池没有得到广泛发展的重要原因之一是电池密封难的问题。锌空气电池放电时要源源不断的来自空气中的氧气进入电池,所以电池不是完全密封的,电池外壳留有一个或多个空气孔,因此电池内部与外部是相通的。假如空气电极,特别是防水透气膜做的不好的话,电池就很容易发生爬碱漏液、电解液蒸发而干涸、或者由于吸潮而使电解液变稀,外界的CO2也会进入电池内部而使电解液碳酸盐化。这都会严重影响到锌空气电池的性能和质量。
3空气电极中的催化剂有待改进
4锌电极存在的一些问题
锌电极发生腐蚀自放电。锌电极在碱性溶液中是热力学不稳定的,锌溶解自放电析放出氢气。另外由于锌电极含有杂质,而且锌电极表面往往是不均匀的,各点的电化学活性有较大差别,各区域因电位高低不同而形成无数的微电池,使锌在电池中发生腐蚀。
锌空气电池与铝空气电池区别?
锌空气电池
①中性锌空气电池:与锌锰圆形电池结构几乎相同,唯一不同的是将炭包中的二氧化锰代替为了活性炭。并且电池盖周围有通气孔,使用时应打开。
②纽扣式锌空气电池:结构与锌银扣式电池基本相同,但也同样盖上有小孔,应使用时打开。
③低功率大荷电量的锌空气湿电池:纯化学电池,由一端的活性炭电极与另一端的板状锌电极和电解液(氢氧化钠)一起组成了电池。
④高功率锌空气电池:由氢氧化钾为电解质溶液,配合薄片式的活性炭电极和电池中间的锌粉来发生电池反应。此类锌电池属于临时激活型,因此可以重复使用,并且当电池耗尽后,只要更换其中的电极和溶液就可以继续使用了。
氧化物氧化锂(Li2O),而氧化锂会在正极堆积,从而导致电池反应的停止。
铝空气电池就是以铝与空气作为电池材料的一种新型电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源,对环境的要求非常友好。不仅如此,它的本身结构和原材料情况还会根据不同的环境而进行不同的变动,深海、陆地都可以正常工作,具有非常优秀的环境适应性。使用寿命较长、质地轻、成本低注定了铝空气电池在这个领域将会有很广阔的发展前景。
但是自然有优点也会有缺点。铝空气电池虽然能量充足,但是它的比功率却很低,所以充放电的速度都比较慢,人员还得注意铝空气电池工作的时候过热从而导致故障。
空气电池的是?
空气电池是化学电池的一种。构造原理与干电池相似,所不同的只是它的氧化剂取自空气中的氧。例如有一种空气电池,以锌为阴极,以氢氧化钠为电解液,而阳极是多孔的活性炭,因此能吸附空气中的氧以代替一般干电池中的氧化剂(二氧化锰)。
日本正在推进空气镁电池的大容量化研究,该电池的工作原理为通过空气中的氧气和金属镁发生化学反应产生电能。参与的机构包括古河电池、尼康、日产汽车、日本东北大学、宫城县日向市等产业界、学界、政府方面的11个单位。作为研究的第一步,古河电池计划在年内生产出发电量为300瓦的应急电源,用于给手机等充电。
日本企业陆续研发大幅提高空气电池使用寿命的技术,使用寿命是有“终极蓄电池”之称的空气电池的最大课题。富士通旗下的FDK公司开发的氢-空气燃料电池有望3年后实现实用化。