تعد بطارية الهواء المعدني مادة نشطة تستخدم المعادن ذات الجهد الكهربائي السالب ، مثل المغنيسيوم والألمنيوم والزنك والزئبق والحديد ، مثل القطب السالب ، والأكسجين أو الأكسجين النقي في الهواء كقطب موجب.بطارية الزنك الهوائية هي البطارية الأكثر بحثًا والأكثر استخدامًا في سلسلة بطاريات الهواء المعدني.في العشرين عامًا الماضية ، أجرى العلماء الكثير من الأبحاث حول بطارية الزنك الهوائية الثانوية.أنتجت شركة سانيو اليابانية بطارية زنك هواء ثانوية ذات سعة كبيرة.تم تطوير بطارية الزنك الهوائية للجرار بجهد 125 فولت وسعة 560 أمبير في الساعة باستخدام طريقة دوران الهواء والقوة الكهروهيدروليكية.يُذكر أنه تم تطبيقه في المركبات ، ويمكن أن تصل كثافة تيار التفريغ إلى 80 مللي أمبير / سم 2 ، ويمكن أن يصل الحد الأقصى إلى 130 مللي أمبير / سم 2.تستخدم بعض الشركات في فرنسا واليابان طريقة تدوير ملاط ​​الزنك لإنتاج تيار ثانوي من الزنك والهواء ، ويتم استرداد المواد الفعالة خارج البطارية ، بطاقة فعلية محددة تبلغ 115 وات · ساعة / كجم

المزايا الرئيسية للبطارية المعدنية الهوائية:

1) طاقة نوعية أعلى.نظرًا لأن المادة الفعالة المستخدمة في قطب الهواء هي الأكسجين الموجود في الهواء ، فهي لا تنضب.من الناحية النظرية ، فإن قدرة القطب الموجب لانهائية.بالإضافة إلى ذلك ، فإن المادة النشطة خارج البطارية ، وبالتالي فإن الطاقة النظرية المحددة لبطارية الهواء أكبر بكثير من تلك الموجودة في القطب الكهربائي لأكسيد المعدن العام.الطاقة النظرية المحددة لبطارية الهواء المعدنية هي بشكل عام أكثر من 1000W · h / kg ، والتي تنتمي إلى مصدر طاقة كيميائي عالي الطاقة.
(2) السعر رخيص.لا تستخدم بطارية الزنك والهواء معادن ثمينة باهظة الثمن كأقطاب كهربائية ، كما أن مواد البطاريات مواد شائعة ، لذا فإن السعر رخيص.
(3) أداء مستقر.على وجه الخصوص ، يمكن أن تعمل بطارية الزنك الهوائية بكثافة تيار عالية بعد استخدام قطب الزنك المسامي والمحلول القلوي بالكهرباء.إذا تم استخدام الأكسجين النقي لاستبدال الهواء ، فيمكن أيضًا تحسين أداء التفريغ بشكل كبير.وفقًا للحساب النظري ، يمكن زيادة كثافة التيار بنحو 20 مرة.

تحتوي بطارية المعدن-الهواء على العيوب التالية:

1） ، لا يمكن إغلاق البطارية ، مما يؤدي بسهولة إلى تجفيف وارتفاع المنحل بالكهرباء ، مما يؤثر على قدرة البطارية وعمرها.إذا تم استخدام الإلكتروليت القلوي ، فمن السهل أيضًا إحداث كربنة ، مما يزيد من المقاومة الداخلية للبطارية ، ويؤثر على التفريغ.
2） ، أداء التخزين الرطب ضعيف ، لأن انتشار الهواء في البطارية إلى القطب السالب سوف يسرع من التفريغ الذاتي للقطب السالب.
3） ، يتطلب استخدام الزنك المسامي كقطب سالب تجانس الزئبق.لا يضر الزئبق بصحة العمال فحسب ، بل يلوث البيئة أيضًا ، ويجب استبداله بمانع التآكل غير الزئبقي.

تعد بطارية الهواء المعدني مادة نشطة تستخدم المعادن ذات الجهد الكهربائي السالب ، مثل المغنيسيوم والألمنيوم والزنك والزئبق والحديد ، مثل القطب السالب ، والأكسجين أو الأكسجين النقي في الهواء كقطب موجب.يستخدم المحلول المائي بالكهرباء القلوية بشكل عام كمحلول إلكتروليت لبطارية الهواء المعدني.إذا تم استخدام الليثيوم ، والصوديوم ، والكالسيوم ، وما إلى ذلك مع المزيد من الجهد الكهربائي السالب كقطب سالب ، لأنها يمكن أن تتفاعل مع الماء ، يمكن فقط للكهارل العضوي غير المائي مثل المنحل بالكهرباء الصلب المقاوم للفينول أو المنحل بالكهرباء غير العضوي مثل محلول الملح LiBF4 يستخدم.

بطارية الهواء المغنيسيوم

يمكن لأي زوج من المعدن مع جهد قطب كهربائي سلبي وقطب كهربائي أن يشكل بطارية هواء معدنية مقابلة.جهد القطب الكهربائي للمغنيسيوم سالب نسبيًا والمكافئ الكهروكيميائي صغير نسبيًا.يمكن استخدامه للإقران مع قطب الهواء لتكوين بطارية هواء من المغنيسيوم.المكافئ الكهروكيميائي للمغنيسيوم هو 0.454 جم / (A · h) Ф = - 2.69V الطاقة النظرية المحددة لبطارية المغنيسيوم الهوائية هي 3910W · h / kg ، وهي 3 أضعاف تلك الموجودة في بطارية الزنك الهوائية و 5 ~ 7 مرات من بطارية الليثيوم.القطب السالب لبطارية الهواء المغنيسيوم هو المغنيسيوم ، والقطب الموجب هو الأكسجين في الهواء ، والإلكتروليت هو محلول KOH ، ويمكن أيضًا استخدام محلول الإلكتروليت المحايد.
تعد سعة البطارية الكبيرة وإمكانية التكلفة المنخفضة والسلامة القوية من المزايا الرئيسية لبطاريات أيون المغنيسيوم.تجعل الخاصية ثنائية التكافؤ لأيون المغنيسيوم من الممكن حمل وتخزين المزيد من الشحنات الكهربائية ، مع كثافة طاقة نظرية تبلغ 1.5-2 مرة من بطارية الليثيوم.في الوقت نفسه ، من السهل استخراج المغنيسيوم وتوزيعه على نطاق واسع.تتمتع الصين بميزة مطلقة من حيث الموارد.بعد صنع بطارية المغنيسيوم ، تكون ميزتها من حيث التكلفة المحتملة وسمة سلامة الموارد أعلى من بطارية الليثيوم.فيما يتعلق بالسلامة ، لن يظهر التغصن المغنيسيوم في القطب السالب لبطارية أيون المغنيسيوم أثناء دورة الشحن والتفريغ ، مما يمكن أن يتجنب نمو تغصن الليثيوم في بطارية الليثيوم التي تخترق الحجاب الحاجز وتتسبب في حدوث ماس كهربائي بالبطارية ، والنار و انفجار.تجعل المزايا المذكورة أعلاه بطارية المغنيسيوم لها آفاق تطوير كبيرة وإمكانات

فيما يتعلق بآخر تطوير لبطاريات المغنيسيوم ، حقق معهد تشينغداو للطاقة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم تقدمًا جيدًا في بطاريات المغنيسيوم الثانوية.في الوقت الحاضر ، اخترقت عنق الزجاجة التقني في عملية تصنيع بطاريات المغنيسيوم الثانوية ، وطوّرت خلية واحدة بكثافة طاقة تبلغ 560 واط / كغ.يمكن لمركبة كهربائية مزودة ببطارية هواء مغنيسيوم كاملة تم تطويرها في كوريا الجنوبية أن تقطع مسافة 800 كيلومتر بنجاح ، وهو ما يعادل أربعة أضعاف متوسط ​​نطاق المركبات التي تعمل ببطارية الليثيوم الحالية.يعمل عدد من المؤسسات اليابانية ، بما في ذلك Kogawa Battery و Nikon و Nissan Automobile و Tohoku University of Japan و Rixiang City ومحافظة Miyagi ، وغيرها من المؤسسات البحثية والجامعية والصناعية والإدارات الحكومية بنشاط على تعزيز البحوث ذات السعة الكبيرة لبطارية المغنيسيوم الهوائية.قام Zhang Ye ، مجموعة البحث في كلية الهندسة الحديثة بجامعة نانجينغ ، وآخرون بتصميم إلكتروليت جل مزدوج الطبقة ، والذي أدرك حماية أنود معدن المغنيسيوم وتنظيم منتجات التفريغ ، وحصل على بطارية هواء من المغنيسيوم بكثافة طاقة عالية ( 2282 W · h · kg-1 ، استنادًا إلى جودة جميع أقطاب الهواء والأقطاب الكهربائية السالبة للمغنيسيوم) ، وهي أعلى بكثير من بطارية الهواء المغنيسيوم مع استراتيجيات صناعة سبائك الأنود والإلكتروليت المضاد للتآكل في الأدبيات الحالية.
بشكل عام ، لا تزال بطارية المغنيسيوم في مرحلة الاستكشاف الأولية في الوقت الحالي ، ولا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل الترويج والتطبيق على نطاق واسع.