金屬（鋁、鎂）-空氣電池的結構與性能研究.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，組裝了開放式結構鋁空氣電池，同時使用鎂陽極組裝了封閉式結構鎂空氣電池。通過析氫、極化、放電和SEM等測試方法，研究了鋁合金陽極及鎂陽極的電化學性能，考察了電池不同結構參數(shù)對放電性能的影響，確定了鋁/鎂空氣電池的最佳結構參數(shù)及放電性能。 實驗結果表明，采用高活性鋁合金陽極及空氣電極組裝的開放式結構鋁空氣電池，當正負極板間距為8mm時，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，鋁陽極消耗率達到95％以上，利用率達到44.97％，實際比能量達到1.34Ah/g(1540Wh/kg)。產(chǎn)物可自行脫離電池，解決了因反應產(chǎn)物堆積引起的電池內(nèi)阻增大的問題，保證了電池的長時間穩(wěn)定放電。成功研制了由4個電池單體串聯(lián)組成的開放式鋁空氣電池組，電壓損失控制在5％以下，當使用發(fā)光二極管作負載時，工作電壓穩(wěn)定在4.0V以上達到80小時

3、，單次放電可使二極管正常工作100小時以上。 采用純鎂陽極及高催化活性空氣電極組裝的封閉式結構鎂空氣電池，反應產(chǎn)物可自行脫落并沉淀到電池底部，獲得了較長的穩(wěn)定放電時間。極板間距為6mm時電池性能最優(yōu)。鎂陽極與電解液質(zhì)量比為1：16時可達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到1.8V以上，當放電電流密度為20mA/cm2時，陽極利用率可達54.9％，即實際比能量1.21Ah/g，當以2mA/cm2電流密