金屬（鋁、鎂）-空氣電池的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本文使用鋁合金作陽極、空氣電極作陰極、氯化鈉溶液作電解液，組裝了開放式結(jié)構(gòu)鋁空氣電池，同時(shí)使用鎂陽極組裝了封閉式結(jié)構(gòu)鎂空氣電池。通過析氫、極化、放電和SEM等測(cè)試方法，研究了鋁合金陽極及鎂陽極的電化學(xué)性能，考察了電池不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)放電性能的影響，確定了鋁/鎂空氣電池的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)及放電性能。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用高活性鋁合金陽極及空氣電極組裝的開放式結(jié)構(gòu)鋁空氣電池，當(dāng)正負(fù)極板間距為8mm時(shí)，在室溫20℃，3.5％的食鹽水中，開路電

2、壓大于1.5V，以4Ω電阻作為負(fù)載放電(電流密度約2mA/cm2)，工作電壓可穩(wěn)定在1.1V以上，鋁陽極消耗率達(dá)到95％以上，利用率達(dá)到44.97％，實(shí)際比能量達(dá)到1.34Ah/g(1540Wh/kg)。產(chǎn)物可自行脫離電池，解決了因反應(yīng)產(chǎn)物堆積引起的電池內(nèi)阻增大的問題，保證了電池的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定放電。成功研制了由4個(gè)電池單體串聯(lián)組成的開放式鋁空氣電池組，電壓損失控制在5％以下，當(dāng)使用發(fā)光二極管作負(fù)載時(shí)，工作電壓穩(wěn)定在4.0V以上達(dá)到80小時(shí)

3、，單次放電可使二極管正常工作100小時(shí)以上。 采用純鎂陽極及高催化活性空氣電極組裝的封閉式結(jié)構(gòu)鎂空氣電池，反應(yīng)產(chǎn)物可自行脫落并沉淀到電池底部，獲得了較長(zhǎng)的穩(wěn)定放電時(shí)間。極板間距為6mm時(shí)電池性能最優(yōu)。鎂陽極與電解液質(zhì)量比為1：16時(shí)可達(dá)到更換陽極板充電頻率與更換新鮮電解液頻率一致。電池單體開路電壓達(dá)到1.8V以上，當(dāng)放電電流密度為20mA/cm2時(shí)，陽極利用率可達(dá)54.9％，即實(shí)際比能量1.21Ah/g，當(dāng)以2mA/cm2電流密