金屬空氣電池是以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能的一種特殊燃料電池。

金屬空氣電池以活潑的金屬作為陽極，具有安全、環(huán)保、能量密度高等諸多優(yōu)點。具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景，甚至被寄予厚望替代當(dāng)前新能源汽車主要的動力電池類型—鋰離子動力電池。

制作金屬空氣電池，可選用的原材料比較豐富。目前已經(jīng)取得研究進(jìn)展的金屬空氣電池主要有鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池等。這幾種類型的金屬空氣電池有的已經(jīng)具備大規(guī)模量產(chǎn)的條件，有的還停留在實驗室階段，有的已經(jīng)在電動汽車方面取得良好的應(yīng)用成果，并即將大規(guī)模裝載新能源車輛。

本文將分別介紹上述幾種金屬空氣電池的研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)展。

一、鋁空氣電池

1、工作原理

鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負(fù)極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。

2、特點

鋁空氣電池具有無毒、無害、無污染，可回收循環(huán)使用等特點。

對于電動汽車來說，鋁空氣電池具有質(zhì)量輕、比能量大的顯著特點。資料顯示，鋁空氣電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg，目前的實際比能量約實現(xiàn)了350Wh/kg，是鋰電池的2.3倍，鎳氫電池的6倍，鉛酸電池的7倍多。

這種電池對于減輕汽車重量，增加續(xù)航里程具有明顯的幫助。

3、研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)展

國外：

據(jù)相關(guān)資料，美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上，有過只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達(dá)1600km的記錄。

美鋁加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公里的足夠電量。

國內(nèi)：

云鋁股份與昆明冶金研究院共同出資組建創(chuàng)能鋁空氣電池股份有限公司，投資鋁-空氣電池研發(fā)項目。目前，創(chuàng)能鋁空氣電池研發(fā)項目正在推進(jìn)中。

中國動力與PHINERGY成立合資公司，計劃在大巴、旅游車、物流汽車及運動型多用途汽車等電動車型推廣鋁空氣電池。并計劃在大陸、香港、澳門進(jìn)行推廣。

二、鎂空氣電池

1、工作原理

2、特點

能量密度高、理論電壓高、清潔安全。鎂儲量豐富，具有成本優(yōu)勢。

鎂空氣電池的能量密度可達(dá)重量相等的鋰電池的10倍。

不足之處在于，鎂陽極的反應(yīng)效率較低，空氣陰極的響應(yīng)速度較慢，盡管這種電池能夠儲存很多能量，但是將能量轉(zhuǎn)換成實際的動力十分有限。

3、研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)展

國外：

據(jù)報道，韓國研發(fā)的一輛搭載完整鎂空氣電池的電動汽車能成功行駛800公里，是當(dāng)前鋰電池動力汽車平均續(xù)航里程的4倍

日本多家機(jī)構(gòu)包括古河電池、尼康、日產(chǎn)汽車、日本東北大學(xué)、宮城縣日向市等產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)和政府部門正積極推進(jìn)鎂空氣電池的大容量化研究。

日本Agua Power公司已經(jīng)成功開發(fā)制造和商業(yè)化鎂空氣電池，現(xiàn)已注冊專利16個。