金屬空氣電池是燃料電池的一種,是以金屬為燃料,與空氣中的氧氣發(fā)生反應產(chǎn)生電能的一種裝置，是新一代綠色電池的代表之一。

金屬空氣電池與一般的電池不同之處在于其只有一個電極儲存能量，另一個電極依靠呼吸空氣中的氧氣來提供能量。

金屬空氣電池就像大部分生物一樣，要正常工作，就得呼吸新鮮空氣。

理論上，金屬空氣電池在空氣中使用時，電池正極的能量是無限的，只要更換電池金屬負極，電池就可源源不斷提供電能。

金屬空氣電池由金屬電極、能夠支持氧氣反應的空氣電極以及電解液組成。正極(空氣電極)依次由催化層、金屬集流網(wǎng)、防水透氣層壓制而成。防水層是具有防止電解液滲漏功能的透氣疏水膜。催化層主要由聚四氟乙烯乳液(PTFE)、活性炭黑和催化劑組成。

電池那些事

Q電池怎么放電的？

電池放電是一個將化學能轉(zhuǎn)化成電能的過程。

電池放電時，負極發(fā)生氧化反應，向外提供電子；正極上發(fā)生還原反應，從外電路接受電子，電子從負極通過外線路流到正極，而電流方向與電子流動方向剛好相反，從正極流向負極。

電解質(zhì)是離子導體，離子在電池內(nèi)部正負極之間定向移動而導電，陽離子流向正極，陰離子流向負極。

Q電池電壓怎么產(chǎn)生的？

如果將電流比作水流的話，電壓就相當于水流兩端的壓差。

通俗點講就是兩杯水一高一低，你用導管接起來那么水就會從高的一杯流到低的一杯里面。這個兩端水位的高度就是電池正負極的電勢，高度差就是所謂的電壓。

Q什么是短路？有什么危害？

電池短路是指電池的正負極直接用導線或在電阻非常小的情況下(例如水中)相互連接的非正常通路。

這種通路會產(chǎn)生非常大的電流，同時也產(chǎn)生非常多的熱量，產(chǎn)生的熱和過強的電能釋放會導致電池壽命嚴重受損，甚至引起電池燃燒爆炸。

Q電解液為什么需要導電？

既然導電，電池自己為何不短路？

為了滿足電池內(nèi)部正負極離子定向移動，與外電路構成一個完整回路的要求，電池的電解液必須導電。

但電解液只能離子導電，而不能電子導電。正負極雖然有反應的趨勢，但電子不能由負極傳至正極，不能完成化學反應，故電池不會短路。

Q電池為何會發(fā)燙？

電池內(nèi)部有電阻，電池內(nèi)部有電流流過時，即相當于電阻上有電流通過，電阻會讓通過的電流以熱的形式釋放出來，故電池充放電時會發(fā)熱。

Q新舊電池為何不建議混用？

一節(jié)電池用舊了,電池內(nèi)部的電阻會增大,電壓會降低,就不能再輸出較大的電流。

如果把新舊電池接在一起,舊電池內(nèi)的電阻實際上就成了電路中的一個電器,會把電白白消耗掉,而且一直消耗到新舊電池的電壓相等時才停止。

舊電池的壽命短，會影響到整個電池組的性能，使得其他電池壽命也會降低，故舊電池往往會導致“一顆老鼠屎壞了一鍋粥”的現(xiàn)象。

Q有的電池能充電？有的為什么不能？

電池充放電是與內(nèi)部化學物質(zhì)氧化還原反應相關聯(lián)的，那些反應有可逆和不可逆之分，可逆的就能充電，不可逆的就只能放電。

“脾氣好”的金屬空氣電池

Q有的電池為何會爆炸？

金屬空氣電池會爆炸嗎？

電池爆炸更多的時候是指電池燃燒。因為電池內(nèi)部有很多活潑的化學物質(zhì)，如金屬鋰，鋰電池的電解液等，這些物質(zhì)和空氣接觸后會迅速反應燃燒，導致電池燃燒。

電池爆炸的情況較少，但當電池處于密閉的環(huán)境時，如密封在手機殼中或電池自己的鋼殼中時，由于燃燒導致密閉殼體迅速膨脹，就會像手榴彈一樣爆炸了。

金屬空氣電池由于正極與空氣連接，不會積聚壓力，所以爆炸的危險比較小。另外，由于多數(shù)的金屬空氣電池采用的材料與空氣接觸反應劇烈程度較小，其燃燒的風險也非常小，故金屬空氣電池一般不會自燃或爆炸，除了鋰空氣電池。

金屬空氣電池的現(xiàn)在和未來

金屬空氣電池的原材料豐富、性能價格比高并且完全無污染，早就引起了各國研究者的重視，目前已取得一定研究進展的主要有鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池四類。

這其中，鋰空氣電池仍處于實驗室階段,商業(yè)化還需要一段時間。其余電池產(chǎn)品基本具備小規(guī)模生產(chǎn)的技術條件,有的甚至已經(jīng)應用于電動汽車并取得良好效果。

相信未來，金屬空氣電池一定會得到更加廣泛的應用。