本成果为一款新型高能量铝金属燃料电池。铝空气电池一般由铝金属阳极、空气阴极和碱性电解质三部分组成,本款铝电池通过研发新型阴极催化剂材料,合金化铝阳极,改良电解液体系以及对全电池进行结构设计开发出了一款高能量密度的铝空气电池,能量密度在 500 Wh/kg 以上。
本款铝空气电池以纯度≥99.9%的铝(CP 级)为原料,添加稀土元素制备稀土铝合金电极材料,通过外加磁场凝固处理,得到的稀土铝合金电极材料, 能抑制析氢腐蚀,提高阳极利用率,增加工作电位;使用钠钾盐和碱溶液组成的碱性电解液, 可通过抑制水分子活性、增大析氢反应的活化能,有效抑制阳极自腐蚀,使电池的自放电大大减少,加入高浓盐碱性电解液后,缓蚀效率最高可达 93.55%, 比容量高达 2412mAh/g,能量密度可达 426Wh/kg 以上。同时向电解液中添加复合缓蚀剂,能有效抑制析氢,减少电池自放电,缓蚀效率可达 94.14%。相同条件下此电解液是未加添加剂的电解液电池寿命的 5 倍以上。
应用前景:
本款铝空气电池具有比能量密度高、安全性能好、绿色循环、可实现持续发展等优势。铝空气电池由于能量密度高,同时可快速机械换电,在电动汽车具有良好的应用前景。同时,以金属铝燃料作为能源载体,可以利用多余的弃风弃光能源还原铝,实现大规模电力储能,从而能代替石油。本成果所制备产品还可作为移动电源和应急电源应用在野外用电、救灾应急和武器装备的野战应用等方面,在实际应用中便于携带且可以通过更换铝燃料的方式进行机械充电,可以满足野外工作以及救灾过程中的紧急用电。产品规模化生产后可作为储能电源应用在新能源发电站,利用低谷电和水能、风能产生的电能等电解铝以铝金属储能。另外, 铝空气电池的应用还能缓解我国的铝产能过剩的问题,具有重要的社会意义。
成熟度:中试