De metaal-luchtbatterij is een actief materiaal dat metalen met een negatieve elektrodepotentiaal gebruikt, zoals magnesium, aluminium, zink, kwik en ijzer, als de negatieve elektrode, en zuurstof of zuivere zuurstof in de lucht als de positieve elektrode.Zink-luchtbatterij is de meest onderzochte en meest gebruikte batterij in de serie metaal-luchtbatterijen.In de afgelopen 20 jaar hebben wetenschappers veel onderzoek gedaan naar secundaire zink-luchtbatterijen.Sanyo Corporation uit Japan heeft een secundaire zink-luchtbatterij met grote capaciteit geproduceerd.De zink-lucht accu voor tractor met een spanning van 125V en een capaciteit van 560A·h is ontwikkeld door gebruik te maken van de methode van lucht en elektro-hydraulische krachtcirculatie.Naar verluidt is het toegepast in voertuigen en kan de ontladingsstroomdichtheid 80mA/cm2 bereiken en het maximum kan 130mA/cm2 bereiken.Sommige bedrijven in Frankrijk en Japan gebruiken de methode om zinkslurry te laten circuleren om zink-lucht secundaire stroom te produceren, en het herstel van actieve stoffen wordt uitgevoerd buiten de batterij, met de werkelijke specifieke energie van 115W · h/kg

Belangrijkste voordelen van metaal-luchtbatterij:

1) Hogere specifieke energie.Omdat het actieve materiaal dat in de luchtelektrode wordt gebruikt zuurstof in de lucht is, is het onuitputtelijk.In theorie is de capaciteit van de positieve elektrode oneindig.Bovendien bevindt het actieve materiaal zich buiten de batterij, dus de theoretische specifieke energie van de luchtbatterij is veel groter dan die van de algemene metaaloxide-elektrode.De theoretische specifieke energie van de metalen luchtbatterij is over het algemeen meer dan 1000W · h/kg, wat behoort tot de hoogenergetische chemische voeding.
(2) De prijs is goedkoop.De zink-luchtbatterij gebruikt geen dure edelmetalen als elektroden en de batterijmaterialen zijn gewone materialen, dus de prijs is goedkoop.
(3) Stabiele prestaties.In het bijzonder kan de zink-luchtbatterij met een hoge stroomdichtheid werken na gebruik van poederporeuze zinkelektrode en alkalische elektrolyt.Als zuivere zuurstof wordt gebruikt om lucht te vervangen, kan ook de ontladingsprestatie aanzienlijk worden verbeterd.Volgens theoretische berekeningen kan de stroomdichtheid ongeveer 20 keer worden verhoogd.

De metaal-luchtbatterij heeft de volgende nadelen:

1）, de batterij kan niet worden verzegeld, wat gemakkelijk het uitdrogen en opstijgen van de elektrolyt kan veroorzaken, wat de capaciteit en levensduur van de batterij beïnvloedt.Als alkalische elektrolyt wordt gebruikt, is het ook gemakkelijk om koolzuurvorming te veroorzaken, waardoor de interne weerstand van de batterij toeneemt en de ontlading wordt beïnvloed.
2）, de prestaties bij natte opslag zijn slecht, omdat de diffusie van lucht in de batterij naar de negatieve elektrode de zelfontlading van de negatieve elektrode versnelt.
3）, het gebruik van poreus zink als negatieve elektrode vereist kwikhomogenisatie.Kwik schaadt niet alleen de gezondheid van werknemers, maar vervuilt ook het milieu en moet worden vervangen door corrosieremmers zonder kwik.

De metaal-luchtbatterij is een actief materiaal dat metalen met een negatieve elektrodepotentiaal gebruikt, zoals magnesium, aluminium, zink, kwik en ijzer, als de negatieve elektrode, en zuurstof of zuivere zuurstof in de lucht als de positieve elektrode.Alkalische elektrolyt-waterige oplossing wordt over het algemeen gebruikt als de elektrolytoplossing van een metaal-luchtbatterij.Als lithium, natrium, calcium, enz. met meer negatieve elektrodepotentiaal worden gebruikt als de negatieve elektrode, omdat ze kunnen reageren met water, kan alleen niet-waterige organische elektrolyt zoals fenolbestendige vaste elektrolyt of anorganische elektrolyt zoals LiBF4-zoutoplossing worden gebruikt。

Magnesium-lucht batterij

Elk paar metaal met negatieve elektrodepotentiaal en luchtelektrode kan een overeenkomstige metaal-luchtbatterij vormen.De elektrodepotentiaal van magnesium is relatief negatief en het elektrochemische equivalent is relatief klein.Het kan worden gebruikt om te koppelen met de luchtelektrode om een ​​magnesium-luchtbatterij te vormen.Het elektrochemische equivalent van magnesium is 0,454 g/(A · h) Ф=- 2,69 V. De theoretische specifieke energie van een magnesium-luchtbatterij is 3910 W · h/kg, wat 3 keer zo groot is als die van een zink-luchtbatterij en 5~ 7 keer van die van lithiumbatterij.De negatieve pool van de magnesium-luchtbatterij is magnesium, de positieve pool is zuurstof in de lucht, de elektrolyt is KOH-oplossing en de neutrale elektrolytoplossing kan ook worden gebruikt.
Grote batterijcapaciteit, laag kostenpotentieel en sterke veiligheid zijn de belangrijkste voordelen van magnesiumionbatterijen.De tweewaardige eigenschap van magnesiumionen maakt het mogelijk om meer elektrische ladingen te vervoeren en op te slaan, met een theoretische energiedichtheid van 1,5-2 maal die van een lithiumbatterij.Tegelijkertijd is magnesium gemakkelijk te extraheren en wijd verspreid.China heeft een absoluut voordeel op het gebied van hulpbronnen.Na het maken van een magnesiumbatterij zijn het potentiële kostenvoordeel en de veiligheid van hulpbronnen hoger dan die van een lithiumbatterij.In termen van veiligheid zal magnesiumdendriet niet verschijnen aan de negatieve pool van de magnesiumionbatterij tijdens de oplaad- en ontlaadcyclus, wat kan voorkomen dat de groei van lithiumdendriet in de lithiumbatterij het diafragma doorboort en ervoor zorgt dat de batterij kortsluit, brandt en explosie.De bovenstaande voordelen zorgen ervoor dat magnesiumbatterijen geweldige ontwikkelingsperspectieven en mogelijkheden hebben。

Met betrekking tot de nieuwste ontwikkeling van magnesiumbatterijen heeft het Qingdao Institute of Energy van de Chinese Academie van Wetenschappen goede vooruitgang geboekt op het gebied van secundaire magnesiumbatterijen.Momenteel heeft het de technische bottleneck in het fabricageproces van secundaire magnesiumbatterijen doorbroken en een enkele cel ontwikkeld met een energiedichtheid van 560 Wh/kg.Een elektrisch voertuig met een complete magnesium-luchtbatterij, ontwikkeld in Zuid-Korea, kan met succes 800 kilometer rijden, wat vier keer de gemiddelde actieradius is van huidige voertuigen op lithiumbatterijen.Een aantal Japanse instellingen, waaronder Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Tohoku University of Japan, Rixiang City, Miyagi Prefecture en andere industrie-universitaire onderzoeksinstellingen en overheidsdepartementen, promoten actief het onderzoek met grote capaciteit van magnesium-luchtbatterijen.Zhang Ye, de onderzoeksgroep van Modern Engineering College van Nanjing University, en anderen ontwierpen een dubbellaagse gelelektrolyt, die de bescherming van magnesium-metaalanode en de regulering van ontladingsproducten realiseerde, en verkregen een magnesium-luchtbatterij met hoge energiedichtheid ( 2282 W · h · kg-1, gebaseerd op de kwaliteit van alle luchtelektroden en negatieve magnesiumelektroden), wat veel hoger is dan de magnesium-luchtbatterij met de strategieën van legering van anode en anticorrosie-elektrolyt in de huidige literatuur.
Over het algemeen bevindt de magnesiumbatterij zich momenteel nog in de voorbereidende verkenningsfase en is er nog een lange weg te gaan voordat er grootschalige promotie en toepassing plaatsvindt.