La batería de metal-aire es un material activo que utiliza metales con potencial de electrodo negativo, como magnesio, aluminio, zinc, mercurio y hierro, como electrodo negativo, y oxígeno u oxígeno puro en el aire como electrodo positivo.La batería de zinc-aire es la batería más investigada y más utilizada de la serie de baterías de metal-aire.En los últimos 20 años, los científicos han investigado mucho sobre la batería secundaria de zinc-aire.Sanyo Corporation de Japón ha producido una batería secundaria de zinc-aire de gran capacidad.La batería de zinc-aire para tractor con un voltaje de 125V y una capacidad de 560A·h ha sido desarrollada utilizando el método de circulación de aire y fuerza electrohidráulica.Se informa que se ha aplicado en vehículos, y su densidad de corriente de descarga puede alcanzar los 80mA/cm2, y el máximo puede alcanzar los 130mA/cm2.Algunas empresas en Francia y Japón utilizan el método de circulación de lodo de zinc para producir corriente secundaria de zinc-aire, y la recuperación de las sustancias activas se lleva a cabo fuera de la batería, con una energía específica real de 115 W·h/kg.

Principales ventajas de la batería de metal-aire:

1) Mayor energía específica.Dado que el material activo utilizado en el electrodo de aire es oxígeno en el aire, es inagotable.En teoría, la capacidad del electrodo positivo es infinita.Además, el material activo está fuera de la batería, por lo que la energía específica teórica de la batería de aire es mucho mayor que la del electrodo de óxido de metal general.La energía específica teórica de la batería de metal-aire es generalmente más de 1000W·h/kg, que pertenece a la fuente de alimentación química de alta energía.
(2) El precio es barato.La batería de zinc-aire no utiliza metales preciosos caros como electrodos, y los materiales de la batería son materiales comunes, por lo que el precio es económico.
(3) Rendimiento estable.En particular, la batería de zinc-aire puede funcionar con una alta densidad de corriente después de usar un electrodo de zinc poroso en polvo y un electrolito alcalino.Si se utiliza oxígeno puro para reemplazar el aire, el rendimiento de la descarga también puede mejorar considerablemente.Según el cálculo teórico, la densidad de corriente se puede aumentar unas 20 veces.

La batería de metal-aire tiene las siguientes desventajas:

1）, la batería no se puede sellar, lo que es fácil de causar el secado y el aumento del electrolito, lo que afecta la capacidad y la vida útil de la batería.Si se utiliza electrolito alcalino, también es fácil provocar carbonatación, aumentando la resistencia interna de la batería y afectando la descarga.
2）, el rendimiento de almacenamiento húmedo es pobre, porque la difusión de aire en la batería al electrodo negativo acelerará la autodescarga del electrodo negativo.
3）, el uso de zinc poroso como electrodo negativo requiere homogeneización de mercurio.El mercurio no solo daña la salud de los trabajadores sino que también contamina el medio ambiente y debe ser reemplazado por un inhibidor de la corrosión que no contenga mercurio.

La batería de metal-aire es un material activo que utiliza metales con potencial de electrodo negativo, como magnesio, aluminio, zinc, mercurio y hierro, como electrodo negativo, y oxígeno u oxígeno puro en el aire como electrodo positivo.La solución acuosa de electrolito alcalino se usa generalmente como la solución de electrolito de la batería de metal-aire.Si se usa litio, sodio, calcio, etc. con un potencial de electrodo más negativo como electrodo negativo, debido a que pueden reaccionar con el agua, solo un electrolito orgánico no acuoso como un electrolito sólido resistente al fenol o un electrolito inorgánico como la solución de sal LiBF4 puede ser usado.

Batería de magnesio-aire

Cualquier par de metal con potencial de electrodo negativo y electrodo de aire puede formar la batería de metal-aire correspondiente.El potencial de electrodo del magnesio es relativamente negativo y el equivalente electroquímico es relativamente pequeño.Se puede utilizar para emparejar con el electrodo de aire para formar una batería de aire de magnesio.El equivalente electroquímico del magnesio es 0,454 g/(A · h) Ф=- 2,69 V. La energía específica teórica de la batería de magnesio-aire es 3910 W · h/kg, que es 3 veces mayor que la de la batería de zinc-aire y 5~ 7 veces mayor que la de la batería de litio.El polo negativo de la batería de magnesio-aire es magnesio, el polo positivo es oxígeno en el aire, el electrolito es una solución de KOH y también se puede usar una solución de electrolito neutral.
La gran capacidad de la batería, el potencial de bajo costo y la gran seguridad son las ventajas clave de las baterías de iones de magnesio.La característica divalente del ion magnesio hace posible transportar y almacenar más cargas eléctricas, con una densidad de energía teórica de 1,5 a 2 veces la de la batería de litio.Al mismo tiempo, el magnesio es fácil de extraer y se distribuye ampliamente.China tiene una ventaja absoluta en la dotación de recursos.Después de fabricar la batería de magnesio, su ventaja de costo potencial y el atributo de seguridad de los recursos son más altos que la batería de litio.En términos de seguridad, la dendrita de magnesio no aparecerá en el polo negativo de la batería de iones de magnesio durante el ciclo de carga y descarga, lo que puede evitar que el crecimiento de dendrita de litio en la batería de litio perfore el diafragma y provoque un cortocircuito, un incendio y un incendio. explosión.Las ventajas anteriores hacen que la batería de magnesio tenga grandes perspectivas y potencial de desarrollo。

Con respecto al último desarrollo de las baterías de magnesio, el Instituto de Energía de Qingdao de la Academia de Ciencias de China ha logrado un buen progreso en las baterías secundarias de magnesio.En la actualidad, ha superado el cuello de botella técnico en el proceso de fabricación de baterías secundarias de magnesio, y ha desarrollado una celda única con una densidad de energía de 560Wh/kg.Un vehículo eléctrico con una batería de aire de magnesio completa desarrollada en Corea del Sur puede conducir con éxito 800 kilómetros, que es cuatro veces el rango promedio de los vehículos actuales que funcionan con baterías de litio.Varias instituciones japonesas, incluidas Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, la Universidad de Tohoku de Japón, la ciudad de Rixiang, la prefectura de Miyagi y otras instituciones de investigación de la industria, la universidad y los departamentos gubernamentales están promoviendo activamente la investigación de gran capacidad de la batería de aire de magnesio.Zhang Ye, el grupo de investigación de la Facultad de Ingeniería Moderna de la Universidad de Nanjing, y otros diseñaron un electrolito de gel de doble capa, que realizó la protección del ánodo de metal de magnesio y la regulación de los productos de descarga, y obtuvo una batería de aire de magnesio con alta densidad de energía ( 2282 W·h · kg-1, basado en la calidad de todos los electrodos de aire y electrodos negativos de magnesio), que es mucho más alta que la batería de aire de magnesio con las estrategias de ánodo de aleación y electrolito anticorrosión en la literatura actual.
En general, la batería de magnesio todavía se encuentra en la etapa de exploración preliminar en la actualidad, y aún queda un largo camino por recorrer antes de la promoción y aplicación a gran escala.