La batteria metallo-aria è un materiale attivo che utilizza metalli con potenziale di elettrodo negativo, come magnesio, alluminio, zinco, mercurio e ferro, come elettrodo negativo, e ossigeno o ossigeno puro nell'aria come elettrodo positivo.La batteria zinco-aria è la batteria più ricercata e ampiamente utilizzata nella serie di batterie metallo-aria.Negli ultimi 20 anni, gli scienziati hanno svolto molte ricerche sulla batteria zinco-aria secondaria.Sanyo Corporation of Japan ha prodotto una batteria zinco-aria secondaria di grande capacità.La batteria zinco-aria per trattore con una tensione di 125V e una capacità di 560A · h è stata sviluppata utilizzando il metodo della circolazione dell'aria e della forza elettroidraulica.È stato riferito che è stato applicato nei veicoli e la sua densità di corrente di scarica può raggiungere 80 mA/cm2 e il massimo può raggiungere 130 mA/cm2.Alcune aziende in Francia e Giappone utilizzano il metodo della circolazione di fanghi di zinco per produrre corrente secondaria zinco-aria e il recupero delle sostanze attive viene effettuato all'esterno della batteria, con l'energia specifica effettiva di 115 W · h/kg

Principali vantaggi della batteria metallo-aria:

1) Energia specifica più elevata.Poiché il materiale attivo utilizzato nell'elettrodo ad aria è l'ossigeno nell'aria, è inesauribile.In teoria, la capacità dell'elettrodo positivo è infinita.Inoltre, il materiale attivo è all'esterno della batteria, quindi l'energia specifica teorica della batteria ad aria è molto maggiore di quella dell'elettrodo di ossido di metallo generale.L'energia specifica teorica della batteria ad aria metallica è generalmente superiore a 1000 W · h/kg, che appartiene all'alimentazione chimica ad alta energia.
(2) Il prezzo è economico.La batteria zinco-aria non utilizza costosi metalli preziosi come elettrodi e i materiali della batteria sono materiali comuni, quindi il prezzo è economico.
(3) Prestazioni stabili.In particolare, la batteria zinco-aria può funzionare ad alta densità di corrente dopo aver utilizzato l'elettrodo di zinco poroso in polvere e l'elettrolita alcalino.Se si utilizza ossigeno puro per sostituire l'aria, anche le prestazioni di scarica possono essere notevolmente migliorate.Secondo il calcolo teorico, la densità di corrente può essere aumentata di circa 20 volte.

La batteria metallo-aria presenta i seguenti svantaggi:

1）, la batteria non può essere sigillata, il che è facile da causare l'essiccazione e l'aumento dell'elettrolito, influenzando la capacità e la durata della batteria.Se si utilizza l'elettrolita alcalino, è anche facile causare carbonatazione, aumentando la resistenza interna della batteria e influenzando la scarica.
2）, le prestazioni di stoccaggio a umido sono scarse, poiché la diffusione dell'aria nella batteria all'elettrodo negativo accelererà l'autoscarica dell'elettrodo negativo.
3）, l'uso di zinco poroso come elettrodo negativo richiede l'omogeneizzazione del mercurio.Il mercurio non solo danneggia la salute dei lavoratori, ma inquina anche l'ambiente e deve essere sostituito da un inibitore di corrosione non contenente mercurio.

La batteria metallo-aria è un materiale attivo che utilizza metalli con potenziale di elettrodo negativo, come magnesio, alluminio, zinco, mercurio e ferro, come elettrodo negativo, e ossigeno o ossigeno puro nell'aria come elettrodo positivo.La soluzione acquosa di elettrolita alcalino viene generalmente utilizzata come soluzione elettrolitica della batteria metallo-aria.Se come elettrodo negativo vengono utilizzati litio, sodio, calcio, ecc. Con un potenziale di elettrodo più negativo, poiché possono reagire con l'acqua, solo l'elettrolita organico non acquoso come l'elettrolita solido resistente al fenolo o l'elettrolita inorganico come la soluzione salina di LiBF4 può essere usato.

Batteria al magnesio-aria

Qualsiasi coppia di metallo con potenziale di elettrodo negativo e elettrodo ad aria può formare una corrispondente batteria metallo-aria.Il potenziale dell'elettrodo di magnesio è relativamente negativo e l'equivalente elettrochimico è relativamente piccolo.Può essere utilizzato per accoppiarsi con l'elettrodo ad aria per formare una batteria ad aria al magnesio.L'equivalente elettrochimico del magnesio è 0,454 g/(A · h) Ф=- 2,69 V. L'energia specifica teorica della batteria al magnesio-aria è di 3910 W · h/kg, ovvero 3 volte quella della batteria zinco-aria e 5 ~ 7 volte di quella della batteria al litio.Il polo negativo della batteria magnesio-aria è il magnesio, il polo positivo è l'ossigeno nell'aria, l'elettrolita è la soluzione KOH e può essere utilizzata anche la soluzione elettrolitica neutra.
Grande capacità della batteria, potenziale a basso costo e forte sicurezza sono i principali vantaggi delle batterie agli ioni di magnesio.La caratteristica bivalente dello ione magnesio consente di trasportare e immagazzinare più cariche elettriche, con una densità energetica teorica di 1,5-2 volte quella della batteria al litio.Allo stesso tempo, il magnesio è facile da estrarre e ampiamente distribuito.La Cina ha un vantaggio assoluto in termini di dotazione di risorse.Dopo aver prodotto la batteria al magnesio, il suo potenziale vantaggio in termini di costi e l'attributo di sicurezza delle risorse sono superiori alla batteria al litio.In termini di sicurezza, il dendrite di magnesio non apparirà sul polo negativo della batteria agli ioni di magnesio durante il ciclo di carica e scarica, il che può evitare che la crescita del dendrite di litio nella batteria al litio fori il diaframma e provochi cortocircuiti, incendi e esplosione.I vantaggi di cui sopra fanno sì che la batteria al magnesio abbia grandi prospettive di sviluppo e potenziale。

Per quanto riguarda l'ultimo sviluppo delle batterie al magnesio, il Qingdao Institute of Energy dell'Accademia cinese delle scienze ha compiuto buoni progressi nelle batterie secondarie al magnesio.Al momento, ha superato il collo di bottiglia tecnico nel processo di produzione delle batterie secondarie al magnesio e ha sviluppato una singola cella con una densità energetica di 560 Wh/kg.Un veicolo elettrico con una batteria ad aria al magnesio completa sviluppato in Corea del Sud può percorrere con successo 800 chilometri, ovvero quattro volte l'autonomia media degli attuali veicoli alimentati a batteria al litio.Un certo numero di istituzioni giapponesi, tra cui Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Tohoku University of Japan, Rixiang City, Miyagi Prefecture e altri istituti di ricerca universitaria e dipartimenti governativi stanno promuovendo attivamente la ricerca ad alta capacità della batteria ad aria al magnesio.Zhang Ye, il gruppo di ricerca del Modern Engineering College dell'Università di Nanjing, e altri hanno progettato un elettrolita gel a doppio strato, che ha realizzato la protezione dell'anodo metallico di magnesio e la regolazione dei prodotti di scarica, e ha ottenuto una batteria ad aria di magnesio ad alta densità di energia ( 2282 W h · kg-1, in base alla qualità di tutti gli elettrodi ad aria e degli elettrodi negativi al magnesio), che è di gran lunga superiore alla batteria ad aria al magnesio con le strategie dell'anodo di lega e dell'elettrolita anticorrosivo nella letteratura attuale.
In generale, la batteria al magnesio è attualmente ancora nella fase di esplorazione preliminare e c'è ancora molta strada da fare prima della promozione e dell'applicazione su larga scala.