铝电池的主要分类
主要分类
铝是理想的阳极材料,目前有多种铝电池,例如:
AL/空气型
AL/空气型电池是一种新型高比能电池,铝以其独特的优势,将成为金属/空气电池阳极的首选材料。
AL/空气型电池中,铝合金负极在电池放电时不断消耗,并生成AL(OH)3;正极是多孔性氧电极。电池放电时,从外界进入电极的氧(空气)发生电化学反应,生成OH。从可充电性来看,该电池可分为一次电池和机械可充的二次电池(即更换铝负极),电解液可分为中性溶液(NaCI或NHC1水溶液或海水)和碱性溶液。
Al/空气型电池可设计成应急电源、电动车用电源以及信号电源等。作为推进器用一次电源,具有高达300-400Wh/kg的实际比能量,远高于其他金属/空气电池J。电池结构和使用的原材料可根据实用环境和要求而变动,具有很大的适应性。但其组装的复杂性可能会阻碍其发展,通过合理的工艺改善其电池结构,提高其性能,将使得铝/空气电池取得进一步的发展。
熔盐铝型
铝在高温条件下具有较高电负性,是理想的熔盐体系电池电极材料。与水溶液电解质相比,熔盐电解质的优点主要为有高的电导率,低的极化率和高分解电势。而且铝在熔盐电解质中可发生电化学沉积,故可开发为铝二次电池。铝熔盐二次电池具有较高能量密度,但电池工作电压不高,且充电过程中铝容易形成铝支晶导致循环充放电性能不佳,过分的依赖于熔盐的组成。熔盐电解质需要高温或对环境要求苛刻,且成本较高难于维护,限制了铝二次电池的发展。
除此之外,还有其他铝电池,包括AL/AgO、AL/MnO2、Al/H2O2、Al/S、AL/MnO4、AL/Ni、AI/KFe(CN)6等。
铝电池产业化的难题与对策
铝电池虽研究较多,但却没有一种能真正实现工业产业化,究其原因有三点:
(1)铝容易形成致密的氧化膜,使铝电极电位迅速下降;
(2)铝较活泼且是两性元素,容易与介质发生严重析氢反应;
(3)碱性介质中,铝阳极成流反应和腐蚀反应产物均为AI(OH)3,不但降低电解质电导率而且增加铝阳极极化,使得铝电池性能恶化,生成的胶状AI(OH)3在无催化剂条件下很难转化为可溶于水的AI(OH)4-。
当前解决上述问题一般从以下三点出发:
(1)从铝合金本身出发,添加合金元素如In,Mn,Mg,Zn,Ga,Sn,T1等,改善铝合金阳极性能,使得铝在反应介质中得到活化;
(2)从反应介质出发,在反应介质中加入可降低铝阳极析氢速率的添加剂;
(3)从电池体结构出发,改善电池透气和排液结构,或设计为电解质循环结构。
铝是理想的阳极材料,具有广阔的发展前景。铝电池的主要分类有AL/空气型电池、熔盐铝型电池,铝电池虽研究较多,但却没有一种能真正实现工业产业化主要是一些产业难题还未解决。