22 años de personalización de baterías
APR 16, 2019 Pageview：589
En la actualidad, las baterías de aire de metal que han logrado avances en la investigación incluyen principalmente baterías de aire de aluminio, baterías de aire de magnesio, baterías de aire de zinc y baterías de aire de litio. Algunos de estos tipos de baterías de metal-aire ya tienen condiciones de producción en masa a gran escala, algunas de las cuales aún se encuentran en etapa de laboratorio, y algunas ya han logrado buenos resultados de aplicación en vehículos eléctricos, y pronto se cargarán con vehículos de nueva energía en a gran escala.
Una batería de aire de metal es una celda de combustible especial que utiliza metal como combustible para generar energía eléctrica mediante una reacción redox con el oxígeno del aire.
Las baterías de aire de metal utilizan metal activo como ánodo, lo que tiene muchas ventajas, como seguridad, protección del medio ambiente y alta densidad de energía. Tiene buenas perspectivas de desarrollo y aplicación, e incluso tiene grandes esperanzas de reemplazar el tipo de batería de energía principal de los vehículos de nueva energía actuales: las baterías de iones de litio.
Para la producción de baterías de aire de metal, las materias primas disponibles son bastante abundantes. En la actualidad, las baterías de aire de metal que han logrado avances en la investigación incluyen principalmente baterías de aire de aluminio, baterías de aire de magnesio, baterías de aire de zinc y baterías de aire de litio. Algunos de estos tipos de baterías de metal-aire ya tienen condiciones de producción en masa a gran escala, algunas de las cuales aún se encuentran en etapa de laboratorio, y algunas ya han logrado buenos resultados de aplicación en vehículos eléctricos, y pronto se cargarán con vehículos de nueva energía en a gran escala.
Este artículo presentará el desarrollo y la aplicación de varias baterías de aire de metal mencionadas anteriormente.
Primero, batería de aire de aluminio
1. Principio de funcionamiento
La batería de aire de aluminio tiene Al de aluminio de alta pureza (que contiene 99,99% de aluminio) como electrodo negativo, oxígeno como electrodo positivo y una solución acuosa de hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) como electrolito. El aluminio absorbe oxígeno en el aire, produce una reacción química cuando la batería se descarga y convierte el aluminio y el oxígeno en óxido de aluminio.
2.Características
La batería de aire de aluminio no es tóxica, inofensiva, no contaminante y se puede reciclar y reciclar.
Para los vehículos eléctricos, las baterías de aire de aluminio se caracterizan por su ligereza y alta energía específica. Los datos muestran que la energía específica teórica de la batería de aire de aluminio puede alcanzar 8100Wh / kg, la energía específica real actual es de aproximadamente 350Wh / kg, que es 2,3 veces la de la batería de litio, 6 veces la de la batería de níquel-hidrógeno y 7 veces más de la batería de plomo-ácido.
Este tipo de batería obviamente puede ayudar a reducir el peso del automóvil y aumentar la autonomía.
3. Progresos en investigación, desarrollo y aplicación
Extranjero:
Según información relevante, en los vehículos eléctricos que utilizan baterías de aire de aluminio en California, ha habido un registro de reemplazo del electrodo de aluminio con una autonomía de conducción de 1600 km.
La nueva batería de aire de aluminio de 100 kilogramos de Alcoa Canadá y la empresa israelí Phinergy almacena suficiente electricidad para recorrer 3.000 kilómetros.
Doméstico:
Yun Aluminium Co., Ltd. y el Instituto de Investigación Metalúrgica de Kunming invirtieron conjuntamente en el establecimiento de Chuangneng Aluminium Air Battery Co., Ltd. para invertir en proyectos de investigación y desarrollo de baterías de aluminio-aire. En la actualidad, el proyecto de investigación y desarrollo de baterías de aire de aluminio de Chuangneng avanza.
China Power y PHINERGY han establecido una empresa conjunta para promover las baterías de aire de aluminio en vehículos eléctricos como autobuses, autocares, vehículos logísticos y vehículos deportivos utilitarios. Está previsto promoverlo en China continental, Hong Kong y Macao.
En segundo lugar, la batería de aire de magnesio
1, principio de funcionamiento
2, características
Alta densidad de energía, alto voltaje teórico, limpio y seguro, el magnesio es abundante en las reservas y tiene una ventaja de costos.
Las baterías de aire de magnesio tienen una densidad de energía 10 veces mayor que la de las baterías de litio de igual peso.
La desventaja es que la eficacia de reacción del ánodo de magnesio es baja y la respuesta del cátodo de aire es lenta. Aunque la batería puede almacenar mucha energía, la conversión de energía en energía real es muy limitada.
3. Progresos en investigación, desarrollo y aplicación
Extranjero:
Según los informes, un automóvil eléctrico equipado con una batería de aire de magnesio completa desarrollada en Corea puede viajar con éxito 800 kilómetros, que es cuatro veces el rango de crucero promedio de los vehículos de batería de litio actuales.
Varias instituciones japonesas, incluidas Furukawa Battery, Nikon, Nissan Motor, la Universidad de Tohoku de Japón y la prefectura de Miyagi, Japón, y otros institutos de investigación gubernamentales y departamentos gubernamentales están promoviendo activamente la investigación de gran capacidad de las baterías de aire de magnesio.
AguaPower de Japón ha desarrollado y comercializado con éxito baterías de aire de magnesio y ahora ha registrado 16 patentes.
Doméstico:
El laboratorio de ingeniería de baterías de litio de Ningbo desarrolló con éxito un prototipo de batería de aire y magnesio de 1000 Wh.
Demostración de prototipo de batería de aire de magnesio 1000Wh
La batería está compuesta por cinco celdas individuales conectadas en serie, con aleación de magnesio AZ31 como ánodo, solución de NaCl al 10% como electrolito y electrodo de difusión de aire y catalizador de óxido de manganeso como cátodo. La apariencia de la batería de aire de magnesio es de 200 × 150 × 150 mm3, el peso es de 2,3 kg, la densidad de energía puede alcanzar los 430 Wh / kg y la potencia máxima de salida puede alcanzar los 80 W.
La batería de aire y magnesio producida por la empresa utiliza agua como electrolito y sus propias luces LED se pueden iluminar continuamente durante 90 a 100 horas y pueden cargar 20 teléfonos inteligentes a la vez. Esta batería de aire y magnesio se utiliza como fuente de energía de emergencia.
Tercero, batería de zinc-aire
1. Principio de funcionamiento
La batería de zinc-aire, también conocida como batería de zinc-oxígeno, utiliza carbón activado para adsorber oxígeno u oxígeno puro en el aire como material activo del electrodo positivo, zinc como electrodo negativo y cloruro de amonio o solución cáustica como electrolito.
Ánodo: Zn2OH - → ZnOH2O2e -
Cátodo: O22H2O4e - → 4OH -
Síntesis: 2ZnO2 → 2ZnO
2. Características
Tiene una energía específica superior y puede alcanzar los 340Wh / kg. Seguridad, rendimiento de descarga estable y bajo costo. El peso es del 50% de la batería de litio, el rango de conducción es del 200% de la batería de litio y el precio de instalación inicial es de aproximadamente el 40% de la batería de litio.
3. Progresos en investigación, desarrollo y aplicación
Extranjero:
El Dr. Chen Zhongwei de la Universidad de Waterloo, Canadá, y su equipo han logrado avances significativos.
Doméstico:
El “Proyecto de baterías de zinc-aire para vehículos” se incluyó en el Proyecto Especial Nacional 863 de Ciencia y Tecnología Importantes.
Una empresa nacional de fabricación de baterías de zinc-aire y un fabricante de vehículos completos planean lanzar este año 500 autobuses eléctricos puros de 12 metros con baterías de zinc-aire. El costo total del vehículo es de un millón y el precio de la batería es de aproximadamente 400,000.
Según el plan, la empresa producirá baterías aerodinámicas de zinc para 3.000 vehículos eléctricos en 2017.
Cuarto, batería de aire de litio
1. Principio de funcionamiento
Las baterías de litio-aire utilizan litio como ánodo y oxígeno en el aire como cátodo. Durante la descarga, el litio del ánodo libera electrones y se convierte en catión de litio (Li +). Li + pasa a través del material electrolítico y se combina con el oxígeno y los electrones que fluyen desde el circuito externo para formar óxido de litio (Li2O) o peróxido de litio (Li2O2). Y quédate en el cátodo. El voltaje de circuito abierto de la batería de litio-aire es de 2,91 V.
2. Características
Las baterías de litio-aire tienen 10 veces más energía que las baterías de iones de litio y son más pequeñas y livianas. La desventaja es que aún se encuentra en etapa de laboratorio, y se tarda unos 10 años en lograr su comercialización.
3. Progresos en investigación, desarrollo y aplicación
Extranjero:
La batería de litio-aire desarrollada por la Universidad de Cambridge en el Reino Unido se puede recargar más de 2000 veces. En teoría, la batería utiliza más del 90% de energía.
En 2009, los institutos de investigación japoneses desarrollaron una nueva batería de litio-aire de alta capacidad.
IBM Almaden ReseachCenter está llevando a cabo una investigación sobre baterías de litio-aire, y dos empresas, Asahi Kasei Co., Ltd. y Central Glass Co., Ltd., participaron en el proyecto. El equipo de investigación planea lograr la producción masiva y la promoción de baterías de litio-aire para 2020.
Doméstico.
La Academia de Ciencias de China ha desarrollado con éxito una celda de batería de litio-aire.
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