金属空気電池は、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、水銀、鉄などの負極電位を持つ金属を負極とし、空気中の酸素や純酸素を正極とする活物質です。亜鉛空気電池は、金属空気電池シリーズの中で最も研究され、広く使用されている電池です。過去 20 年間、科学者は二次亜鉛空気電池について多くの研究を行ってきました。日本の三洋電機は、大容量の空気亜鉛二次電池を製造しています。電圧125V、容量560A・hのトラクタ用亜鉛空気電池は、空気と電気油圧力の循環方式を採用して開発されました。車両に適用されていると報告されており、その放電電流密度は 80mA/cm2 に達し、最大は 130mA/cm2 に達する可能性があります。フランスと日本の一部の企業は、亜鉛スラリーを循環させて亜鉛空気二次電流を生成する方法を使用しており、活物質の回収はバッテリーの外部で行われ、実際の比エネルギーは 115W・h/kg です。

金属空気電池の主な利点:

1) より高い比エネルギー。空気極に使われている活物質は空気中の酸素なので無尽蔵です。理論上、正極の容量は無限大です。また、活物質が電池の外部にあるため、空気電池の理論比エネルギーは一般的な金属酸化物電極よりもはるかに大きくなります。金属空気電池の理論上の比エネルギーは一般に1000W・h/kg以上で、高エネルギー化学電源に属します。
(2)価格が安い。空気亜鉛電池は、電極に高価な貴金属を使用せず、電池材料が一般的な材料であるため、価格が安価です。
(3) 安定したパフォーマンス。特に、亜鉛空気電池は、粉末多孔質亜鉛電極とアルカリ電解液を使用した後、高電流密度で動作できます。空気の代わりに純酸素を使用すると、放電性能も大幅に向上します。理論計算によれば、電流密度を約20倍に増やすことができます。

金属空気電池には次の欠点があります。

1）、バッテリーは密閉できず、電解液の乾燥と上昇を引き起こしやすく、バッテリーの容量と寿命に影響を与えます。アルカリ電解液を使用すると、炭酸化も起こりやすく、電池の内部抵抗が高くなり、放電に影響を与えます。
2）電池内の空気が負極に拡散し、負極の自己放電が促進されるため、湿潤保存性能が低下します。
3）、負極として多孔性亜鉛を使用するには、水銀の均質化が必要です。水銀は労働者の健康を害するだけでなく、環境を汚染するため、水銀を含まない腐食防止剤に置き換える必要があります。

金属空気電池は、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、水銀、鉄などの負極電位を持つ金属を負極とし、空気中の酸素や純酸素を正極とする活物質です。金属空気電池の電解液としては、一般的にアルカリ電解質水溶液が用いられている。負極電位の高いリチウム、ナトリウム、カルシウムなどを負極に使用すると、水と反応するため、耐フェノール性固体電解質などの非水有機電解質やLiBF4塩溶液などの無機電解質しか反応しません。利用される。

マグネシウム空気電池

負極電位を持つ金属と空気電極の任意のペアは、対応する金属空気電池を形成できます。マグネシウムの電極電位は比較的負であり、電気化学的当量は比較的小さい。空気極と組み合わせてマグネシウム空気電池を構成することができます。マグネシウムの電気化学当量は0.454g/(A・h)Ф=-2.69V。 マグネシウム空気電池の理論上の比エネルギーは3910W・h/kgで、亜鉛空気電池の3倍、リチウム電池の7倍。マグネシウム空気電池の負極はマグネシウム、正極は空気中の酸素、電解液はKOH溶液で、中性電解液も使用できます。
大容量のバッテリー、低コストの可能性、および強力な安全性は、マグネシウム イオン バッテリーの主な利点です。マグネシウムイオンの2価の特性により、リチウム電池の1.5〜2倍の理論エネルギー密度で、より多くの電荷を運ぶことができます。同時に、マグネシウムは抽出しやすく、広く分布しています。中国は絶対的な資源保有優位性を持っています。マグネシウム電池を作った後、その潜在的なコスト優位性と資源の安全性はリチウム電池よりも高いです。安全性の観点から、充電および放電サイクル中にマグネシウムデンドライトがマグネシウムイオンバッテリーの負極に現れないため、リチウムバッテリー内のリチウムデンドライトの成長がダイヤフラムを突き破り、バッテリーがショートしたり、発火したり、爆発。上記の利点により、マグネシウム電池は大きな発展の見通しと可能性を秘めています。

マグネシウム電池の最新の開発に関しては、中国科学院の青島能源研究所がマグネシウム二次電池の開発を順調に進めている。現在、マグネシウム二次電池の製造工程における技術的ボトルネックを突破し、エネルギー密度560Wh/kgの単セルを開発。韓国で開発された完全なマグネシウム空気電池を搭載した電気自動車は、現在のリチウム電池駆動の自動車の平均航続距離の 4 倍に相当する 800 キロメートルを走行することができます。日本では、古川電池、ニコン、日産自動車、東北大学、宮城県日向市などの産学官学研究機関や官公庁が積極的にマグネシウム空気電池の大容量化研究を進めている。南京大学の現代工程学院の研究グループである Zhang Ye らは、マグネシウム金属アノードの保護と放電生成物の制御を実現する二重層ゲル電解質を設計し、高エネルギー密度のマグネシウム空気電池を得ました ( 2282 W h · kg-1、すべての空気電極とマグネシウム負極の品質に基づく)。これは、現在の文献で陽極と腐食防止電解質を合金化する戦略を備えたマグネシウム空気電池よりもはるかに高い.
一般的に、マグネシウム電池は現在まだ予備調査段階にあり、大規模な普及と応用までにはまだ長い道のりがあります。