锌空气电池也称为锌-氧空气电池,是一种体积小、电荷容量大、质量小、能在宽广的温度范围内正常工作、无腐蚀且工作安全可靠的环保电池。
一、锌空气电池原理
锌空气电池是以空气中的氧气为正极活性物质,金属锌为负极活性物质的一种新型化学电源。锌空气电池是一种半蓄电池半燃料电池。首先,负极活性物质同锌锰、铅等蓄电池一样封装在电池内部,具有蓄电池的特点;其次,正极活性物质来自电池外部的空气中所含的氧,理论上有无限容量,是燃料电池的典型特征。
二、锌空气电池优势与弊端
锌空气电池的优势
1、比能量大。锌空气电池的比能量是铅酸蓄电池的4~6倍,比锂离子电池比能量都大1倍,以其作为动力的电动汽车最大行程可达400km,而以同等质量的铅酸蓄电池装同样的车一般行程则不大于100km。
2、制造工艺简单,成本低廉。大批量成本约为300~500元/kVAh,比铅酸蓄电池的还低。
3、安全可靠。即使外部遇到明火、短路、穿刺、撞击等情况,都不会发生燃烧、爆炸。
4、环保。电池正极采用活性碳、铜网,负极采用金属锌,没有使用一些有毒害的物质。
5、可再生利用。锌电极使用完后,可通过再生还原得到再次使用。另外,锌电极也可以采用机械充电方式,即将用完后的锌电极从电池中取出,放入特制的槽中充电。锌空气电极可以重复使用多次,还可以制成直接充电的锌空气电池,简称二次锌空气电池。湖南丰日电源电气股份有限公司,曾研制出的二次锌空气电池,充电循环寿命达100次以上。
6、由于锌空气电池的充电主要是更换极板,所以极板的再生可以集中进行。极板的分发可以像商店那样布点,不必建立专用的充电站。这不但可以节约大量先期投资,而且给用户带来很多方便。
锌空气电池的弊端
1、使用成本相对高,充电过程相对复杂。因为锌空气电池通常都是机械充电方式,要求将锌电极取出在专用充电槽中充电,只有专业人员才能进行操作,给使用带来了麻烦,同时也提高了人工费用,造成实际运行成本的附加值较高。
2、实际使用寿命短,为1~2年,这主要不是因为电池的电化学性能差,而是电池的结构带来的影响。如电池的外壳是由塑料包覆空气电极而成,不是完整的塑料槽,因此给电池的密封带来了困难,不少电池在使用一定时间后就出现漏液现象。其次,锌空气电极必须制成多孔状,多孔的电极可以吸附氧气,但同时也吸附部分二氧化碳,使电解液碳酸盐化,致使电池的效率大大下降。
3、批量生产加工工艺不够成熟。这主要是催化膜和防水透气膜的制造,大多需要半机械操作,存在一些手工因素,导致电极性能有差异。