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开发中的锂空气电池一些研发知识之43 理论上30kg金属锂释放的能量与40L汽油释放的能量基本相同。如果从用过的水性电解液中回收空气极生成的氢氧化锂（LiOH），很容易重新生成金属锂，可作为燃料进行再利用。 目前，各种锂离子电池，将会接受安全性、环保以及市场的考验，最后选择谁胜谁负。目前的锂空气电池的寿命并不能令人满意，虽然相关新的发现和发明不断传来，但是权威人士估计这项技术的完善大约需要十年时间。 ☉◇锌(铝)空气电池研究新动向◇☉ 锌（铝）空气电池的一些研究动态： 目前比较热门的是：金属粒（锌）更换式空气电池。 金属粒更换式电池的工作方式是：自动添加金属颗粒———放电———用泵输送电解液、更新电解液并排出废料。如此循环进行,源源不断地释放出电能。 锌颗粒在电池中的放电反应：Zn+4OH-→Zn(OH)2-4+2e 由于锌颗粒被溶解,电池壳体内锌颗粒的体积减少,没有反应的锌颗粒就不断地从锌电极上部的锌粒贮斗(每个单体电池都有自己的锌粒贮斗)中进入到电池的电化学反应区域,直到贮斗空了,电池就处于完全放电状态,必须给其补充金属粒。 锌金属粒更换式单体电池最重要的一点是：每个单体电池的锌电极的基体需要不断地被流动的电解液清洗。电解液可带走锌电极的反应产物氧化锌,因此 可减少电极反应区域的沉淀。不然,电极表面将很快 被氧化锌和锌的混合物所阻塞,使放电反应的电阻增大、放电时间和电压降低。同时,还阻碍了贮斗中的锌颗粒的补充。这就需要给电池配备电解液管理系统。此系统可用泵控制电解液的输送,并能使氧化锌从电解液中分离。锌空气电池和电解液管理系统如图4所示。 在电解液管理系统中,锌酸盐通过下列反应被转化为ZnO,从电解液中分离：Zn(OH)2-4→ZnO+H2O+2OH 由此可见,金属粒更换式电池具有如下优点： (1)输出电流、电压平稳。电解液不循环的金属空气电池在使用过程中,金属电极反应生成的氧化物附着在极板上,越来越厚,使金属电极和电解液不能充分接触,因此易导致输出的电流越来越小,电压也越来越低。金属粒更换式电池是循环式电解液,其电解液在流动中可不断冲刷金属电极表面,把反应生成物带走,避免了发热、气胀,使金属电极表面一直处在最佳电化学的状态; (2)“充电”（机械式充电）时间更短、更方便。一般的蓄电池充电要8～10h,金属粒更换式电池可自动添加金属粒、更换电解液,只需几min时间; (3)实现了放电的自动控制,大大提高了电池的使用寿命。一般的金属空气电池自放电较大,而金属粒更换式电池由于电解液用泵控制,使用时将电解液泵入电池开始放电,不使用时将其泵出不再放电,因此保存性能优良; (4)排出的废料在外部回收,电池中的活性物质可再生、循环使用。因此消耗低、节约资源,符合可持续发展的原则 金属空气电池的应用前景： 金属空气电池可作为电动汽车、高尔车、叉车、电动自行车、电动摩托车、剪草机等的电源进入中小型移动电源市场。其中,电动汽车的发展已成为一种必然趋势,这是因为电动汽车不仅能以电为动力,取代汽油作为燃料的地位,缓解了世界石油枯竭的矛盾,而且还是零排放、零污染的绿色交通工具。金属空气电池由于其优良的性能价格比已成为各国电动汽车用电池的开发热点。在国内,电动车用金属空气电池的研究也取得了很大的进展。 国外 有公司倾全力开发小型便携式铝金属空气电池,试图打入蜂窝手机、掌上电脑、数码像机、碟片机、游戏机等小型电器市场。据报道,某集团开发的膝上电脑用铝空气电池能连续工作12～24h,而锂离子电池只能用0.5h～几h。生产的铝空气手机电池可待机30天,通话累积时间24h,一次连续通话2～3h,其容量可达小型锂电池的10倍以上。 国内 小型便携式电子装置用电池的研制也有所进展。 金属空气电池和燃料电池的性能类似,能量密度高于任何蓄电池,优于其它方案。如:Al/H2O2的续航力约为Zn/AgO的1倍。与燃料电池相比,金属空气电池还有独到的优点,它无任何航迹,金属电极体积小、更安全、易携带,只需在码头不必进船坞便可快速更换电极。如果以海水为电解液还可在耐压壳外工作。当然金属空气电池是最晚提出的AIP方案,其开发进程目前还不如其它方案,还需要做更多的开发工作。 总之： 有部分专家认为：开发新能源已成为解决能源危机的重要措施。金属空气电池作为一种高性能的新兴绿色能源,有着优良的性能价格比,是替代传统电池的理想更新换代产品。金属空气电池不但可用于中小型移动电源和小型便携式电子装置用电源等民用市场,而且还可用于在海洋环境下工作的各类舰船,是一种理想的军民两用技术。一旦金属空气电池真正实用化,其市场前景将非常广阔。