铝空气电池阳极、空气阴极及电解质材料研究进展

发布时间：2021-01-11 12:28

　　铝空气电池具有无毒无害、比能量高、成本低、安全性好等优点,被称为"面向21世纪的绿色能源",作为燃料电池在备用电源、应急电源以及新能源汽车等领域有很好的发展前景。然而,目前铝空气电池的产业化进展缓慢,其瓶颈问题归根结底还是材料问题,铝合金阳极材料和空气阴极催化剂的电化学特性提升是拓展其应用的关键。简单介绍了铝空气电池的基本原理,重点综述了铝合金阳极材料和空气阴极催化剂的研究进展,概述了电解质的研究情况,并展望了其未来发展。 

【文章来源】：功能材料. 2020,51(08)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

(a)金属阳极的质量比能量、体积比能量、标准还原电位和地壳中的丰度[6];(b)采用三层空气电极的铝空气电池示意图[3]

因此,为解决这两个方面的问题,可以通过材料设计和优化来活化阳极钝化膜并抑制自腐蚀。铝阳极的表面容易形成钝化膜,使得阳极电位正移,降低电池的放电电压和电流。通过活化铝阳极可以去除钝化膜,但活性高的铝阳极又容易发生自腐蚀。大量的研究表明,极少量的某些合金元素的加入,适当地解决了这两方面的问题,即能有效改善其电化学性能。在纯铝中加入Hg、Bi、Mg、Zn、Ga、Sn、In等元素均可得到腐蚀速率低、活性较高、稳定性好的铝阳极。常将这些元素进行多元合金化,因多种合金元素之间的综合作用,可得到比二元合金更好的效果[8-9],如四元[10-11]、五元[12]、甚至高于五元的合金[13]。铝合金阳极材料的研究现取得了重要进展,重点研究Al-Mg系[10,12,14-15]、Al-Ga系[16-17]和Al-In系[18]这几个系列的合金。目前已发表文献中的部分铝合金阳极材料及其特点如表1所示。

(2)加快三相界面电化学反应速率,即提高ORR,最常用的方法是选用合适的催化材料。其中对于催化剂选取的研究较多,它是提高空气电极效率的关键因素。目前研究最多的催化剂主要有:贵金属及其合金、钙钛矿复合氧化物、锰系列氧化物、尖晶石型氧化物、金属-N-C等,具体代表性的催化剂如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]A comprehensive review on recent progress in aluminum-air batteries[J]. Yisi Liu,Qian Sun,Wenzhang Li,Keegan R.Adair,Jie Li,Xueliang Sun.  Green Energy & Environment. 2017(03)
[2]镓对空气电池或水激活电池阳极用Al-Mg-Sn-In合金电化学性能的影响（英文）[J]. 余琨,杨士海,熊汉青,文利,戴翌龙,滕飞,范素峰.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(11)



本文编号：2970765