Metall-luftbatteriet är ett aktivt material som använder metaller med negativ elektrodpotential, såsom magnesium, aluminium, zink, kvicksilver och järn, som negativ elektrod, och syre eller rent syre i luften som positiv elektrod.Zink-luftbatteri är det mest undersökta och mest använda batteriet i metall-luftbatteriserien.Under de senaste 20 åren har forskare gjort mycket forskning på sekundära zink-luftbatterier.Sanyo Corporation i Japan har producerat ett sekundärt zink-luftbatteri med stor kapacitet.Zink-luftbatteriet för traktor med en spänning på 125V och en kapacitet på 560A · h har utvecklats genom att använda metoden för luft och elektrohydraulisk kraftcirkulation.Det har rapporterats att det har applicerats i fordon, och dess urladdningsströmtäthet kan nå 80mA/cm2 och maximalt kan nå 130mA/cm2.Vissa företag i Frankrike och Japan använder metoden att cirkulera zinkslam för att producera zink-luft sekundärström, och återvinningen av aktiva substanser utförs utanför batteriet, med den faktiska specifika energin på 115W · h/kg

Huvudfördelarna med metall-luftbatteri:

1) Högre specifik energi.Eftersom det aktiva materialet som används i luftelektroden är syre i luften är det outtömligt.I teorin är den positiva elektrodens kapacitet oändlig.Dessutom är det aktiva materialet utanför batteriet, så den teoretiska specifika energin för luftbatteriet är mycket större än den för den allmänna metalloxidelektroden.Den teoretiska specifika energin för metallluftbatteriet är i allmänhet mer än 1000W · h/kg, vilket hör till den högenergiska kemiska kraftförsörjningen.
(2) Priset är billigt.Zink-luftbatteriet använder inte dyra ädelmetaller som elektroder, och batterimaterialen är vanliga material, så priset är billigt.
(3) Stabil prestanda.I synnerhet kan zink-luftbatteriet arbeta med en hög strömtäthet efter att ha använt pulverporös zinkelektrod och alkalisk elektrolyt.Om rent syre används för att ersätta luft kan även utsläppsprestandan förbättras avsevärt.Enligt teoretisk beräkning kan strömtätheten ökas med cirka 20 gånger.

Metall-luftbatteriet har följande nackdelar:

1）, batteriet kan inte förseglas, vilket är lätt att orsaka torkning och stigande av elektrolyten, vilket påverkar batteriets kapacitet och livslängd.Om alkalisk elektrolyt används är det också lätt att orsaka kolsyra, vilket ökar batteriets inre motstånd och påverkar urladdningen.
2）, våtlagringsprestandan är dålig, eftersom diffusionen av luft i batteriet till den negativa elektroden kommer att påskynda självurladdningen av den negativa elektroden.
3）, användningen av porös zink som negativ elektrod kräver kvicksilverhomogenisering.Kvicksilver skadar inte bara arbetstagarnas hälsa utan förorenar också miljön och måste ersättas med korrosionsinhibitorer utan kvicksilver.

Metall-luftbatteriet är ett aktivt material som använder metaller med negativ elektrodpotential, såsom magnesium, aluminium, zink, kvicksilver och järn, som negativ elektrod, och syre eller rent syre i luften som positiv elektrod.Vattenlösning av alkalisk elektrolyt används vanligtvis som elektrolytlösning av metall-luftbatteri.Om litium, natrium, kalcium, etc. med mer negativ elektrodpotential används som negativ elektrod, eftersom de kan reagera med vatten, kan endast icke-vattenhaltig organisk elektrolyt såsom fenolresistent fast elektrolyt eller oorganisk elektrolyt såsom LiBF4 saltlösning användas.

Magnesium-luftbatteri

Alla metallpar med negativ elektrodpotential och luftelektrod kan bilda motsvarande metall-luftbatteri.Elektrodpotentialen för magnesium är relativt negativ och den elektrokemiska ekvivalenten är relativt liten.Den kan användas för att para ihop med luftelektroden för att bilda ett luftbatteri av magnesium.Den elektrokemiska ekvivalenten av magnesium är 0,454g/(A · h) Ф=- 2,69V。 Den teoretiska specifika energin för magnesium-luftbatteri är 3910W · h/kg, vilket är 3 gånger den för zink-luftbatteri och 5~ 7 gånger det för litiumbatteri.Magnesium-luftbatteriets negativa pol är magnesium, den positiva polen är syre i luften, elektrolyten är KOH-lösning och den neutrala elektrolytlösningen kan också användas.
Stor batterikapacitet, låg kostnadspotential och stark säkerhet är de viktigaste fördelarna med magnesiumjonbatterier.Den tvåvärda egenskapen hos magnesiumjon gör det möjligt att bära och lagra fler elektriska laddningar, med en teoretisk energitäthet på 1,5-2 gånger litiumbatteriet.Samtidigt är magnesium lätt att extrahera och sprids brett.Kina har en absolut resursfördel.Efter att ha tillverkat magnesiumbatteri är dess potentiella kostnadsfördel och resurssäkerhetsattribut högre än litiumbatterier.När det gäller säkerheten kommer magnesiumdendrit inte att synas vid magnesiumjonbatteriets negativa pol under laddnings- och urladdningscykeln, vilket kan undvika att litiumdendrittillväxten i litiumbatteriet tränger igenom membranet och orsakar att batteriet kortsluts, brand och explosion.Ovanstående fördelar gör att magnesiumbatterier har stora utvecklingsmöjligheter och potential.

När det gäller den senaste utvecklingen av magnesiumbatterier har Qingdao Institute of Energy vid den kinesiska vetenskapsakademin gjort goda framsteg inom sekundära magnesiumbatterier.För närvarande har den brutit igenom den tekniska flaskhalsen i tillverkningsprocessen av sekundära magnesiumbatterier, och har utvecklat en enda cell med en energitäthet på 560Wh/kg.Ett elfordon med ett komplett magnesiumluftbatteri utvecklat i Sydkorea kan framgångsrikt köra 800 kilometer, vilket är fyra gånger den genomsnittliga räckvidden för nuvarande litiumbatteridrivna fordon.Ett antal japanska institutioner, inklusive Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Tohoku University of Japan, Rixiang City, Miyagi Prefecture och andra industri-universitet-forskningsinstitutioner och statliga myndigheter främjar aktivt forskningen med stor kapacitet av magnesium luftbatterier.Zhang Ye, forskargruppen vid Modern Engineering College vid Nanjing University, och andra designade en dubbelskiktsgelelektrolyt, som insåg skyddet av magnesiummetallanod och reglering av urladdningsprodukter, och fick ett magnesiumluftbatteri med hög energitäthet ( 2282 W h · kg-1, baserat på kvaliteten på alla luftelektroder och magnesiumnegativa elektroder), vilket är mycket högre än magnesiumluftbatteriet med strategierna för legering av anod och antikorrosionselektrolyt i den aktuella litteraturen.
I allmänhet är magnesiumbatteriet fortfarande i det preliminära utforskningsstadiet för närvarande, och det är fortfarande en lång väg kvar att gå innan storskalig marknadsföring och tillämpning.