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金屬空氣電池具有原材料豐富、安全環(huán)保、能量密度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，被稱為“面向21世紀(jì)的新型綠色能源”，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。金屬空氣電池的陽極為活潑金屬(如Mg、Al與Zn等)，放電時金屬M(fèi)被氧化成相應(yīng)的金屬離子Mn+；電解液為堿性或中性介質(zhì)，如KOH或NaCl水溶液；陰極活性物質(zhì)為空氣中的O2，放電時O2被還原成OH-。由于O2可完全依靠電池外部供應(yīng)，不需要儲存在電池內(nèi)部，因此金屬空氣電池的陰極材料實(shí)質(zhì)為促使O2還原的催化劑。開發(fā)金屬空氣電池首先需解決的問題是陰極空氣擴(kuò)散電極的制備和高性價(jià)比氧還原催化劑的合成。
中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所動力鋰電池工程實(shí)驗(yàn)室在優(yōu)化陰極空氣擴(kuò)散電極的結(jié)構(gòu)與制備工藝，以及開發(fā)高性能的錳氧化物氧還原催化劑的基礎(chǔ)上，成功研制出1000Wh鎂空氣電池樣機(jī)，詳見圖1所示。該電池由5個單體電池串聯(lián)而成，以AZ31鎂合金為陽極，以10%的NaCl溶液為電解液，以上述空氣擴(kuò)散電極和錳氧化物催化劑為陰極。該鎂空氣電池的外觀尺寸為200×150×150 mm3，重量為2.3 kg，能量密度可達(dá)430 Wh/kg，最大輸出功率可達(dá)80W。
在鎂空氣電池的研究基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在開展鋁空氣電池的研發(fā)工作，擬通過解決鋁空氣電池的析氫問題，以及開發(fā)高功率密度的氧還原催化劑，研制出高功率密度的動力型鋁空氣電池。目前，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已在金屬空氣電池領(lǐng)域申請發(fā)明專利6項(xiàng)，實(shí)用新型專利1項(xiàng)。
目前，很多數(shù)碼產(chǎn)品使用的都還是鋰電池。鋰電池是使用鋰金屬或離合金為負(fù)極材料、非水電解質(zhì)溶液電池，相對此前的鎳氫電池?fù)碛懈笕萘?、更好穩(wěn)定性及反復(fù)可充放特性，經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)頗為成熟，幾乎目前所有的消費(fèi)級鋰電池都由陽極石墨制成。至于缺點(diǎn)，通過經(jīng)常起火、爆炸的新聞報(bào)道，我們也已經(jīng)了解，鋰電池在發(fā)生短路、過熱情況下，非常容易失控爆炸，這也是為什么我們倡導(dǎo)用戶使用原裝電池、充電器、數(shù)據(jù)線，防止鋰電池短路。
基于鋰電池的改進(jìn)技術(shù)更有望率先登陸市場，我們有望在幾年內(nèi)使用到充電速度更快、更加耐用和安全的鋰電池。而鎂電池作為完全不同的電池類型，具有較好的商業(yè)化前景，可應(yīng)用為野外供電電源、移動電源、備用電源和應(yīng)急電源等。但仍尚需時日完善，一旦成功，電子設(shè)備的下一次革命便會到來。