《课题创新实验中期答辩》PPT课件

《《课题创新实验中期答辩》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、铝-空气电池材料及制备研究创新实验中期答辩指导老师：马正青组长：彭仁赐（材料0907班）组员：陆妍（材料0907班）、肖俏（材料1005班）煤炭石油等不再生能源紧缺，使人们不断开发新能源。从第一代铅酸电池到锂电池再到如今的金属空气电池，电池电源系统的发展越越受到人们的关注。目前大家看好的锂离子电池成本太高，容量不大，有必要研发性能更好的电池。金属空气电池是新一代绿色蓄电池，它的制造成本低、无毒、比能量高、原材料可收利用，性能优越。一、课题背景目前研究较多的金属空气电池有锌空气电池、铝空气电池和锂空气电池等，与产业化最接近的只有锌空气电池。由于铝比锌的

2、更活泼，可以获得较高的电池电压，且一个铝原子可以放出三个电子，而一个锌原子释放出两个电子，铝可提高电池的能量。此外，铝来源广泛、储量丰富、价格低廉，故铝金属空气电池的研究，开辟了一个广阔的前景，其研究进展十分迅速，是一种很有发展前途的空气电池。对空气电池的研究最早于20世纪70年代，美国集中于研究航海航标灯、矿井照明等电源；80年代，加拿大的AluminumPower公司采用合金化的铝阳极和有效的空气电极，研发的电池体系在便携式电源、备用电源以及水下推进装置应用方面都获得了飞速的发展。1、铝空气电池研究历史和研究成果2、目前世界各国都致力于电动车或汽

3、车等大功率用铝空气电池的研究。国内研究铝空气电池的单位较少，主要有哈尔滨工业大学、武汉大学、天津大学、北京有色金属研究院等在氧电极、合金阳极方面做了部分工作。当前这些单位己开始研制电动车用大容量、高能量密度电池。在相同条件下使用铝空气电池的电动车辆，成本明显底于使用铅酸电池和镍氢电池的电动车。3、到目前为止，铝合金阳极材料的研制已取得了较大进展，但仍然存在一些问题，进一步阐明铝合金阳极的反应活化机理，研制和开发出更多性能优良的电池铝合金阳极，并尽可能地降低其成本，成为铝阳极研究的主要方向。二、课题研究意义、目的：能源危机燃料电池金属空气电池铝空气电池

4、铝空气电池的主要应用领域①电动车电源：由于铝空气电池的比能量高达320~400Wh/Kg,远高于传统二次电池，使得电动车的行驶距离可以跟燃油车相比，另外铝空气电池采取更换铝极板的方式“机械充电”，只需要几分钟就可以完成。某些特殊场合的廉价高能电源：铝空气电池由于比能量高，这意味着电池连续工作时间大大延长，因而被广泛用于移动通讯和广播电视网络的众多中继站、海底油井或气井探测和生产过程中。作为水下电源，已用于舰艇、监视器、远距鱼雷和潜水设施的能源。小型便携式电子装置用电源：据报道，加拿大Trimo集团开发的膝上电脑用铝空气电池能连续工作12~24小

5、时，而锂离子电池一般只能用30分钟到几个小时，因此，铝空气电池在“个人电源”方面将有着十分光明的应用前景铝空气电池的负极是铝合金，在电池放电时被不断消耗并生成Al(OH)3；正极是氧电极，摄取空气中的氧：以氢氧化(KOH)、氢氧化钠(NaOH)或氯化钠(NaCl)水溶液为电解质。电池总的放电反应为：三、铝空气电池工作原理碱性条件下电池反应:负极反应(铝电极氧化反应),铝溶解放出电反应：正极反应(氧电极还原反应),气体扩散正极的电子反应：电池电极的总反应为:盐性条件下电池反应为:负极反应:正极反应:电池电极的总反应为:但是两种条件下都存在如下腐蚀反应:

6、四、铝阳极材料优点阳极材料电化学当量/Ah.g-1理论电压/V(对氧电极)理论能比/kWh.kg-1实测电压/VLi3.863.413.02.4Al2.982.78.11.2-1.6Mg2.203.16.81.2-1.4Zn0.821.61.31.0-1.1表1常用电池阳极材料电化学性能比较(1)铝电极是一种高强度能量载体。铝的电化学当量高，大约为锌的4倍，只是比锂的低；它的能量密度大，比能量高，目前实际可达300-400Wh/kg。同样能量的铝空气电池其质量仅为铅酸电池的12%-15%。这一数值远高于当今各种电池的比能量。虽然Li/SOCl2电池的

7、比能量与此相当，但其安全性不好，这使它无法用于动力电池。(2)比功率中等，达到50-200W/kg，这一特性显然是由氧电极所决定的，因为氧电极的工作电位远离其热力学平衡电位。其交换电流密度很小，电池放电时极化很大。氢氧燃料电池的比功率不高，其原因也在于此。(3)使用寿命长。这主要取决于氧电极的工作寿命，因为铝电极是可以不断更换的。(4)安全可靠、无毒、无有害气体，不污染环境。电池反应消耗铝、氧气和水，生成Al(OH)3，后者是当今用于污水处理的优良沉淀剂。(5)可设计成电解液循环和不循环两种结构形式，分别适用于不同场合。(6)铝资源丰富，原料充足，价

8、格便宜。所以金属空气电池中，铝作为阳极无疑是一个很好的选择！铝阳极在中性电解质中电势为1.66V(vsSCE