1A

 

Pin kim loại-không khí là vật liệu hoạt động sử dụng các kim loại có thế điện cực âm, chẳng hạn như magie, nhôm, kẽm, thủy ngân và sắt làm điện cực âm và oxy hoặc oxy nguyên chất trong không khí làm điện cực dương.Pin kẽm-không khí là loại pin được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhất trong dòng pin kim loại-không khí.Trong 20 năm qua, các nhà khoa học đã có nhiều nghiên cứu về pin kẽm-không khí thứ cấp.Tập đoàn Sanyo của Nhật Bản đã sản xuất được loại pin kẽm-không khí thứ cấp dung lượng lớn.Pin kẽm-không khí cho máy kéo có điện áp 125V và công suất 560A · h đã được phát triển bằng cách sử dụng phương pháp tuần hoàn không khí và lực điện-thủy lực.Có báo cáo rằng nó đã được áp dụng trên các phương tiện và mật độ dòng xả của nó có thể đạt tới 80mA/cm2 và mức tối đa có thể đạt tới 130mA/cm2.Một số công ty ở Pháp và Nhật Bản sử dụng phương pháp tuần hoàn bùn kẽm để tạo ra dòng điện thứ cấp kẽm-không khí và việc thu hồi các hoạt chất được thực hiện bên ngoài pin, với năng lượng cụ thể thực tế là 115W · h/kg

Ưu điểm chính của pin kim loại-không khí:

1) Năng lượng riêng cao hơn.Vì vật liệu hoạt động được sử dụng trong điện cực không khí là oxy trong không khí, nên nó là vô tận.Về lý thuyết, công suất của điện cực dương là vô hạn.Ngoài ra, vật liệu hoạt động nằm bên ngoài pin, vì vậy năng lượng riêng lý thuyết của pin không khí lớn hơn nhiều so với điện cực oxit kim loại thông thường.Năng lượng riêng lý thuyết của pin không khí kim loại nói chung là hơn 1000W · h / kg, thuộc nguồn cung cấp năng lượng hóa học năng lượng cao.
(2) Giá rẻ.Pin kẽm-không khí không sử dụng kim loại quý đắt tiền làm điện cực, vật liệu làm pin là vật liệu thông thường nên giá thành rẻ.
(3) Hiệu suất ổn định.Đặc biệt, pin kẽm-không khí có thể hoạt động ở mật độ dòng điện cao sau khi sử dụng điện cực kẽm xốp dạng bột và chất điện phân kiềm.Nếu oxy tinh khiết được sử dụng để thay thế không khí, hiệu suất xả cũng có thể được cải thiện rất nhiều.Theo tính toán lý thuyết, mật độ hiện tại có thể tăng khoảng 20 lần.

Pin kim loại-không khí có những nhược điểm sau:

1), pin không được bịt kín, dễ dẫn đến hiện tượng chất điện phân bị khô và tăng, ảnh hưởng đến dung lượng và tuổi thọ của pin.Nếu sử dụng chất điện phân kiềm cũng dễ gây ra hiện tượng cacbonat hóa, làm tăng nội trở của pin và ảnh hưởng đến quá trình xả.
2), hiệu suất lưu trữ ướt kém, vì sự khuếch tán không khí trong pin đến điện cực âm sẽ đẩy nhanh quá trình tự phóng điện của điện cực âm.
3), việc sử dụng kẽm xốp làm điện cực âm cần phải đồng nhất hóa thủy ngân.Thủy ngân không chỉ gây hại cho sức khỏe người lao động mà còn gây ô nhiễm môi trường, cần được thay thế bằng chất ức chế ăn mòn không chứa thủy ngân.

Pin kim loại-không khí là vật liệu hoạt động sử dụng các kim loại có thế điện cực âm, chẳng hạn như magie, nhôm, kẽm, thủy ngân và sắt làm điện cực âm và oxy hoặc oxy nguyên chất trong không khí làm điện cực dương.Dung dịch nước điện phân kiềm thường được sử dụng làm dung dịch điện phân của pin kim loại-không khí.Nếu sử dụng lithium, natri, canxi, v.v. có thế điện cực âm hơn làm điện cực âm, vì chúng có thể phản ứng với nước, nên chỉ có chất điện phân hữu cơ không chứa nước như chất điện phân rắn kháng phenol hoặc chất điện phân vô cơ như dung dịch muối LiBF4 mới có thể được dùng.

1B

Pin magie-không khí

Bất kỳ cặp kim loại nào có thế điện cực âm và điện cực không khí đều có thể tạo thành pin kim loại-không khí tương ứng.Thế điện cực của magie tương đối âm và tương đương điện hóa tương đối nhỏ.Nó có thể được sử dụng để ghép nối với điện cực không khí để tạo thành pin không khí magiê.Đương lượng điện hóa của magie là 0,454g/(A · h) Ф=- 2,69V。 Năng lượng riêng lý thuyết của pin magie-không khí là 3910W · h/kg, gấp 3 lần so với pin kẽm-không khí và 5~ gấp 7 lần so với pin lithium.Cực âm của pin magiê-không khí là magiê, cực dương là oxy trong không khí, chất điện phân là dung dịch KOH và cũng có thể sử dụng dung dịch điện phân trung tính.
Dung lượng pin lớn, tiềm năng chi phí thấp và an toàn mạnh mẽ là những lợi thế chính của pin ion magiê.Đặc tính hóa trị hai của ion magiê giúp nó có thể mang và lưu trữ nhiều điện tích hơn, với mật độ năng lượng lý thuyết gấp 1,5-2 lần so với pin lithium.Đồng thời, magie rất dễ chiết xuất và phân bố rộng rãi.Trung Quốc có một lợi thế tài nguyên tuyệt đối.Sau khi chế tạo pin magiê, lợi thế chi phí tiềm năng và thuộc tính an toàn tài nguyên của nó cao hơn pin lithium.Về mặt an toàn, dendrite magiê sẽ không xuất hiện ở cực âm của pin ion magiê trong chu kỳ sạc và xả, điều này có thể tránh được sự phát triển của dendrite lithium trong pin lithium xuyên qua màng ngăn và khiến pin bị đoản mạch, cháy và vụ nổ.Những ưu điểm trên làm cho pin magiê có triển vọng và tiềm năng phát triển lớn。

Liên quan đến sự phát triển mới nhất của pin magiê, Viện Năng lượng Thanh Đảo của Viện Khoa học Trung Quốc đã đạt được tiến bộ tốt trong pin thứ cấp magiê.Hiện tại, nó đã vượt qua nút cổ chai kỹ thuật trong quy trình sản xuất pin thứ cấp magiê và đã phát triển một tế bào duy nhất có mật độ năng lượng 560Wh/kg.Một chiếc xe điện với pin magie không khí hoàn chỉnh được phát triển ở Hàn Quốc có thể chạy thành công quãng đường 800 km, gấp bốn lần quãng đường trung bình của các loại xe chạy bằng pin lithium hiện tại.Một số tổ chức của Nhật Bản, bao gồm Pin Kogawa, Nikon, Ô tô Nissan, Đại học Tohoku của Nhật Bản, Thành phố Rixiang, tỉnh Miyagi và các tổ chức nghiên cứu trường đại học công nghiệp khác và các cơ quan chính phủ đang tích cực thúc đẩy nghiên cứu pin không khí magiê công suất lớn.Zhang Ye, nhóm nghiên cứu của Đại học Kỹ thuật Hiện đại thuộc Đại học Nam Kinh và những người khác đã thiết kế một chất điện phân gel hai lớp, giúp bảo vệ cực dương kim loại magiê và điều chỉnh các sản phẩm phóng điện, đồng thời thu được pin không khí magiê có mật độ năng lượng cao ( 2282 W h · kg-1, dựa trên chất lượng của tất cả các điện cực không khí và điện cực âm magie), cao hơn nhiều so với pin magie không khí với các chiến lược hợp kim hóa cực dương và chất điện phân chống ăn mòn trong tài liệu hiện tại.
Nhìn chung, hiện tại pin magiê vẫn đang trong giai đoạn thăm dò sơ bộ và vẫn còn một chặng đường dài phía trước trước khi quảng bá và ứng dụng quy mô lớn.


Thời gian đăng bài: Feb-17-2023
Bạn đang tìm kiếm thêm thông tin về các sản phẩm và giải pháp năng lượng chuyên nghiệp của DET Power?Chúng tôi có một đội ngũ chuyên gia sẵn sàng giúp đỡ bạn luôn.Vui lòng điền vào biểu mẫu và đại diện bán hàng của chúng tôi sẽ liên hệ với bạn ngay.