
【電】 air cell
air; airspace; atmosphere
【化】 air
【醫】 aer-; aero-; air; physo-
battery; cell; pile
【化】 cell; electric cell; electric cells; element; galvanic element
【醫】 battery; battery cells; electric battery
空氣電池(Air Battery)是一種通過金屬電極與空氣中的氧氣發生電化學反應産生電能的裝置,其英文全稱為"metal-air battery"。根據電化學反應的可逆性,空氣電池可分為一次性電池(如鋅空氣電池)和可充電電池(如锂空氣電池)兩種類型。
該技術核心原理是:金屬陽極(常用鋅、鋁、锂等)在電解液中氧化釋放電子,氧氣作為陰極活性物質從空氣中獲取,通過擴散電極進入電池内部參與還原反應。典型開路電壓範圍在1.2-3.0V之間,理論能量密度可達500-3000Wh/kg,顯著高于傳統锂離子電池。
主要應用領域包括:
目前該技術面臨的主要挑戰包括氧氣擴散效率、電解液揮發控制以及可逆循環壽命提升等問題。美國能源部《電池500計劃》研究顯示,改進型雙功能氧催化劑可将锂空氣電池循環壽命提升至200次以上。
空氣電池是一種化學電池,其核心特點是利用空氣中的氧氣作為正極的活性物質,通過電化學反應将化學能轉化為電能。以下從定義、原理、分類及特點等方面進行詳細解釋:
空氣電池的構造與幹電池類似,但以空氣中的氧代替傳統幹電池中的固态氧化劑(如二氧化錳)。典型結構包括:
放電時,金屬負極被氧化,氧氣在正極被還原,形成金屬氧化物。例如鋅空氣電池的總反應可表示為:
$$2Zn + O_2 → 2ZnO$$
反應産物氧化鋅可回收再生,實現資源循環利用。
根據負極材料不同,空氣電池分為以下幾類:
目前主要應用于低功率、長續航場景,如:
未來隨着锂空氣電池等技術突破,有望在新能源汽車和儲能領域發揮更大作用。更多技術細節可參考新能源領域權威文獻或企業白皮書。
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