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鋅空氣電池的發(fā)明已經(jīng)有上百年的歷史，1995年以色列電燃料（ElectricFuel）有限公司首次將鋅空氣電池用于EV上，使得空氣電池進(jìn)入了實用化階段。美國DreisbackElectromoTIve公司以及德國、法國、瑞典、荷蘭、芬蘭、西班牙和南非等多個國家也都在EV上積極地推廣應(yīng)用鋅空氣電池。

1.鋅空氣電池的工作原理

鋅空氣電池以鋅（Zn）為正極、氧為負(fù)極、氫氧化鉀（KOH）為電解質(zhì)。鋅空氣電池地化學(xué)反應(yīng)與普通堿性電池類似，其基本工作原理為電池正極上的鋅與電解液中的OH－發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(負(fù)極反應(yīng))，釋放出電子。同時GDE（氣體擴(kuò)散電極或空氣負(fù)極）反應(yīng)層中的催化劑與電解液及經(jīng)由擴(kuò)散作用進(jìn)入電池的空氣中的氧氣相接觸，吸收電子，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)(正極反應(yīng))。但鋅空氣電池充電過程進(jìn)行得十分緩慢，通常鋅空氣電池正極的鋅板或鋅粒，在放電過程中，被氧化成氧化鋅而失效后，一般采用直接更換鋅板或鋅粒和電解質(zhì)的辦法，使鋅空氣電池完全更新。

2.鋅空氣電池的構(gòu)造

在單體電池中以鋅為正極，氧為負(fù)極，采用外氧式設(shè)計，在鋅空氣電池兩側(cè)有兩塊高功率、長壽命的空氣電極。成品的鋅空氣電池由一組單體電池串聯(lián)而成，車載鋅空氣動力電池組還包括空氣流通保障系統(tǒng)和電池組熱管理系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)，以確保動力電池組能夠長期、穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。空氣流通保障系統(tǒng)，調(diào)節(jié)進(jìn)入鋅空氣電池負(fù)極地空氣量，當(dāng)不使用電池時，可以自動切斷空氣。熱管理系統(tǒng)保證鋅空氣電池組能夠可靠地工作。用更換鋅空氣電池中的鋅板或鋅粒和電解質(zhì)的"機(jī)械式"充電模式，既方便又快捷，只需3min即可完成"充電"全過程。更換下來的氧化鋅在專門的工廠進(jìn)行回收處理，實現(xiàn)鋅的再生循環(huán)。

3.鋅空氣電池的基本特性

●充電特性

鋅空氣電池的充電模式，打破了普通蓄電池的常規(guī)充電模式，采用機(jī)械式更換電池的鋅板或鋅粒的"充電"模式，整體更換鋅空氣電池的活性物質(zhì)，將整個鋅空氣電池進(jìn)行更換，電池不再需要花很長的時間來充電，更換一塊20kWh的電池塊只需要1分40秒。只要在公路沿線設(shè)置鋅板或鋅粒匣以及電解質(zhì)器匣的機(jī)械式整體更換站，其效果如同現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)汽車的加油站，直接"充電"，可以為用戶提供很大的方便。

●放電特性

鋅空氣電池具有大電流持續(xù)放電的能力，能夠滿足EV快速加速和連續(xù)爬坡的要求。

●自放電率

鋅空氣電池的電化學(xué)反應(yīng)過程中，要與空氣中氧氣發(fā)生作用，只要阻隔空氣進(jìn)入鋅空氣電池即可使鋅空氣電池的電化學(xué)反應(yīng)無法進(jìn)行，可以使鋅長時期保持其活性。實際使用時鋅空氣電池的自放電率很低，接近于零，具有長期保持電能的能力。

4.鋅空氣電池的特點

●比能量大

鋅空氣電池的理論比能量可達(dá)1350Wh/kg，目前的鋅空氣電池的實際比能量只達(dá)到180～230Wh/kg，仍然是鉛酸電池的4.35~5.5倍。能量密度達(dá)230Wh/L，也是鉛酸電池的2～3倍。采用鋅空氣電池后，電動車輛能夠明顯地提高車輛地續(xù)駛里程。

●性能穩(wěn)定

成組的鋅空氣電池具有良好的一致性，沒有其他類型電池的充電和放電的不均勻現(xiàn)象。允許深度放電，電池的容量不受放電強(qiáng)度和溫度的影響。能在－20～80℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。鋅空氣電池可以完全實現(xiàn)密封免維護(hù)，便于電池組能量的管理。

●安全性好

鋅空氣電池能夠有效地防止因泄漏、短路引起的起火或爆炸。鋅沒有腐蝕作用，可以完全實現(xiàn)密封免維護(hù)，對人體不會造成傷害和危險。

●鋅可以回收利用、制造成本低

鋅的來源豐富，生產(chǎn)成本較低。回收再生方便，回收再生成本也較低，可以建立廢電池回收再生工廠。鋅在循環(huán)使用過程中，不會污染環(huán)境。

5.世界各國鋅空氣電池開發(fā)情況

●以色列電燃料（ElectricFuel）有限公司開發(fā)的鋅空氣電池，裝在載重1000kg、總重3500kg的電動郵政車上，實驗結(jié)果為：比能量達(dá)到207Wh/kg，350kg的鋅空氣電池使電動郵政車行駛了300km，最高車速可達(dá)120km/h，由靜止加速到80km/h為12s，該車具有良好的動力性能。更換鋅粒匣和灌滿電解質(zhì)的時間為2min。以色列設(shè)有每小時能處理10kg鋅的再生處理廠，可以供給10～15輛電動郵政車更換鋅粒匣服務(wù)。

●美國DreisbackElectromoTIve公司開發(fā)的鋅空氣電池，已在公共汽車和總重9t的貨車上使用，公共汽車可連續(xù)行駛10h左右，貨車最大續(xù)駛里程達(dá)113km。

●德國奔馳汽車公司的MB410型電動廂式車，標(biāo)準(zhǔn)總質(zhì)量為4000kg，采用150kWh的鋅空氣電池，從法國的Chambery城越過阿爾卑斯山，連續(xù)爬坡150km，山的最高處2083m，公路全程244km，到達(dá)意大利的都靈，僅消耗了65％的電量（97.5kWh）。該車從德國的不萊梅到波恩，最高車速達(dá)到120km/h，一次充電后走完全程425km的路程。

●瑞典斯德哥爾摩市德電動貨車、電動客車和電動服務(wù)車輛上，采用的鋅空氣電池比能量為180Wh/kg，比功率為100Wh/L，續(xù)駛里程350～425km之間。該市的鋅空氣電池廢料回收處理能力為250kg/h，可為150輛EV提供再生的鋅粒。