鋁電池

鋁是理想的陽極材料，目前有多種鋁電池，例如：

AL/空氣型電池是一種新型高比能電池，鋁以其獨特的優勢，將成為金屬/空氣電池陽極的首選材料。

AL/空氣型電池中，鋁合金負極在電池放電時不斷消耗，並生成AL(OH)3;正極是多孔性氧電極。電池放電時，從外界進入電極的氧(空氣)發生電化學反應，生成OH。從可充電性來看，該電池可分為一次電池和機械可充的二次電池(即更換鋁負極)，電解液可分為中性溶液(NaCI或NHC1水溶液或海水)和鹼性溶液。

Al/空氣型電池可設計成應急電源、電動車用電源以及信號電源等。作為推進器用一次電源，具有高達300-400Wh/kg的實際比能量，遠高於其他金屬/空氣電池J。電池結構和使用的原材料可根據實用環境和要求而變動，具有很大的適應性。但其組裝的複雜性可能會阻礙其發展，通過合理的工藝改善其電池結構，提高其性能，將使得鋁/空氣電池取得進一步的發展。

鋁在高溫條件下具有較高電負性，是理想的熔鹽體系電池電極材料。與水溶液電解質相比，熔鹽電解質的優點主要為有高的電導率，低的極化率和高分解電勢。而且鋁在熔鹽電解質中可發生電化學沉積，故可開發為鋁二次電池。鋁熔鹽二次電池具有較高能量密度，但電池工作電壓不高，且充電過程中鋁容易形成鋁支晶導致循環充放電性能不佳，過分的依賴於熔鹽的組成。熔鹽電解質需要高溫或對環境要求苛刻，且成本較高難於維護，限制了鋁二次電池的發展。

除此之外，還有其他鋁電池，包括AL/AgO、AL/MnO2、Al/H2O2、Al/S、AL/MnO4、AL/Ni、AI/KFe(CN)6等。

鋁電池雖研究較多，但卻沒有一種能真正實現工業產業化，究其原因有三點：

(1)鋁容易形成緻密的氧化膜，使鋁電極電位迅速下降;

(2)鋁較活潑且是兩性元素，容易與介質發生嚴重析氫反應;

(3)鹼性介質中，鋁陽極成流反應和腐蝕反應產物均為AI(OH)3，不但降低電解質電導率而且增加鋁陽極極化，使得鋁電池性能惡化，生成的膠狀AI(OH)3在無催化劑條件下很難轉化為可溶於水的AI(OH)4-。

當前解決上述問題一般從以下三點出發：

(1)從鋁合金本身出發，添加合金元素如In，Mn，Mg，Zn，Ga，Sn，T1等，改善鋁合金陽極性能，使得鋁在反應介質中得到活化;

(2)從反應介質出發，在反應介質中加入可降低鋁陽極析氫速率的添加劑;

(3)從電池體結構出發，改善電池透氣和排液結構，或設計為電解質循環結構。

2014年，新研製的一種以鋁為材質的金屬複合燃料電池已經在電動汽車上開始試驗，效果良好。業內分析認為，鋁電池概念有望受到市場關注。報道稱，據該項新發明的專利持有人介紹，與傳統電池相比，該電池有3個特點，一是在世界上獨創了以流動的液體作為正極材料，電流和功率較大，可以做到千、萬安培級；二是以鋁作為材料，並解決了鋁的自腐問題，在世界上首次實現了鋁的大電流應用；三是不需要充電樁，僅僅需要加入含固體的電池水，可以不受時間和空間的限制。據深圳發明家協會相關專家介紹，該項目標誌著我國新能源領域又將邁上一個新的台階，並可大大減少對石油的依賴和環境的污染。前期已經在電動叉車上應用，效果非常好，未來投入工業生產後，適用範圍廣。

鋁含量豐富且價格低廉，鋁電池性能優秀且對環境友好，其產物無毒可用於其他工業用途而無需特別處理，是理想的電池體系；在當前資源匱乏，環境日益惡化的的情況下，鋁電池的研究對於可持續發展有著重要意義。但鋁電極在放電介質中的極化和寄生腐蝕反應等問題，嚴重地制約了鋁電池的發展。通過鋁合金陽極的微合金化，對電解質及電池結構研究的不斷深入將逐漸推動鋁電池體系發展。鋁電池具有廣闊的發展前景。