空氣電池原理

　　空氣電池是化學電池的一種。構造原理與干電池相似，所不同的只是它的氧化劑取自空氣中的氧。例如有一種空氣電池，以鋅為陽極，以氫氧化鈉為電解液，而陰極是多孔的活性炭，因此能吸附空氣中的氧以代替一般干電池中的氧化劑（二氧化錳）。

　　日本正在推進空氣鎂電池的大容量化研究，該電池的工作原理為通過空氣中的氧氣和金屬鎂發(fā)生化學反應產生電能。參與的機構包括古河電池、尼康、日產汽車、日本東北大學、宮城縣日向市等產業(yè)界、學界、政府方面的11個單位。作為研究的第一步，古河電池計劃在年內生產出發(fā)電量為300瓦的應急電源，用于給手機等充電。

　　日本企業(yè)陸續(xù)研發(fā)大幅提高空氣電池使用壽命的技術，使用壽命是有“終極蓄電池”之稱的空氣電池的最大課題。富士通旗下的FDK公司開發(fā)的氫-空氣燃料電池有望3年后實現實用化。

　　空氣電池的分類

　　鋅空氣電池：

　　鋅空氣電池（ zinc air battery），用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質，以鋅為負極，以氯化銨或苛性堿溶液為電解質的一種原電池。又稱鋅氧電池。分為中性和堿性兩個體系的鋅空氣電池，分別用字母A和P表示，其后再用數字表示電池的型號。

　　鋅空氣電池的充電過程進行得十分緩慢，為解決這一問題，通常鋅空氣電池 的負極鋅板或鋅粒，被氧化成氧化鋅而失效后，一般采用直接更換鋅板或鋅粒和電解質的方法，使鋅空氣電到完全更新。放電時正、負極和總反應的化學方程式為：

　　負極：Zn+2OHˉ=ZnO+H2O+2eˉ

　　正極：0.5O2+H2O+2eˉ=2OHˉ

　　總反應：2Zn+O2=2ZnO

　　鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳炭包，開發(fā)了鋅空氣干電池的技術。

　　鋰空氣電池：

　　大容量鋰-空氣電池并非新概念，至今都未普及原因是它存在致命缺陷，日本的研究院克服了這個困難，但要想實現商用，可能還需要10年。

　　減碳，對于人類福祉來說，絕對不是離譜的要求，但對于全球汽車業(yè)來說，卻是一件困難的事情。

　　眾所周知，鋰離子電池廣泛用于手機和筆記本電腦等，目前也已經是下一代充電式混合動力車和電動車的理想之選。它比其它汽車電池的密度更高、電量更充足，但也更貴，受制于電池容量，充電后的行駛距離仍不夠遠。即將于2010年上市的雪佛蘭Volt混合動力汽車如果僅僅使用電池，只能行駛40公里。

　　盡管仍有改進的空間，但鋰離子電池的潛力依然有限。普遍認為，要實現電動汽車的普及，能源密度需達到目前的約6～7倍。于是，理論上能源密度遠遠大于鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關注。雖然仍使用有機溶媒，但它卻以全新的構成極大提高電池的能量密度。

　　鋰-空氣電池并非新概念。由于在正極上使用空氣中的氧作為活性物質，理論上正極的容量密度是無限的，可加大容量。另外，如果負極使用金屬鋰，理論容量會比鋰離子充電電池提高一位數。

　　鋁空氣電池：

　　鋁空氣電池，顧名思義就是以鋁與空氣作為電池材料的一種新型電池。它是一種無污染、長效、穩(wěn)定可靠的電源，是一款對環(huán)境十分友好的電池。電池的結構以及使用的原材料可根據不同實用環(huán)境和要求而變動，具有很大的適應性，既能用于陸地也能用于深海，既可做動力電池，又能作長壽命高比能的信號電池，是一款十分強大的電池，有很廣闊的應用前景。

　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）和氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產生化學反應，鋁和氧作用轉化為氧化鋁。鋁空氣電池的進展十分迅速，它在EV上的應用已取得良好效果，是一種很有發(fā)展前途的空氣電池。
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