锌空气电池(Zinc-Air)工作原理构造及其基本的特性

热度:Loading...   日期:16-10-13, 02:25 PM   来源:陆地方舟集团   

锌空气电池(Zinc-Air)工作原理构造及其基本的特性

锌空气电池的发明已有上百年历史,1 9 9 5年以色列电燃料(Electrlc Fuel)有限公司首次将锌空气电池用于电动轿车EV上,使得空气电池进入了实用化阶段。美国Dreisback Electromotlve公司,以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙、葡萄牙和南非等多个国家也都在E\7'上积极地推广应用锌空气电池。

1.锌空气电池的工作原理

锌空气电池以锌(Zn)为正极,以氧为负极,以氢氧化钾(KOH)为电解质。锌空气电池的化学反应与普通碱性电池类似,在特殊的催化剂催化作用下,在电动轿车电池放电时,锌摄取从空气中吸附到疏松碳块内的氧气,锌和氧发生化学反应成氧化锌。但锌空气电池充电过程进行得十分缓慢,为解决充电缓慢问题,通常锌空气电池正极的锌板或锌粒,在放电过程中,被氧化成氧化锌而失效后,一般采用直接更换锌板或锌粒和电解质的方法,使锌空气电池完全更新。
    负极   正极 放电
    22r1+02F  ←→±22n0
                   充电

2.锌空气电池的构造

在单体电池中以锌(Zn)为正极,以氧为负极,采用外氧式设计,在锌空气电池两侧有两块高功率、长寿命的空气电极。成品的锌空气电池由一组单体电池串联而成,图4 -15为车载锌空气动力电池组,由22节单元电池串联而成。车载锌空气动力电池组还包括空气流通保障系统和电池组热簪理系统两个子系统,以确保动力电池组能够长期、稳定地运转。空气流通保障系统,调节进入锌空气电池阴极的空气量,当不使用电池时,可以自动切断空气。另外还装有热管理系统,来保证锌空气电池组能够可靠地工作。用更换锌空气电池中的锌板或锌粒和电解质的“机械式’’充电模式,既方便又快捷,只需3min即可完成“充电’’全过程。更换下来的氧化锌在专门的工厂进行回收处理,实现锌的再生循环。

电动汽车电池模块

3.锌空气电池的基本特性

1)电动轿车锌空气电池的充电特性

电动轿车锌空气电池的充电模式,打破了普通蓄电池的常规充电模式,而是采用机械式更换电池的锌板或锌粒的“充电’’模式,整体更换锌空气电池的活性物质,将整个锌空气电池进行更新,电池不再需要花很长的时间来充电,更换一块20kW-h的电池块只需要lOOso只要在公路沿线设置锌板或锌粒匣以及电解质容器匣的机械式整体更换站,其效果如同现在内燃机汽车的加油站,直接“充电’’,可以为用户提供很大的方便。

2)电动轿车锌空气电池的放电犄性

电动轿车锌空气电池具有大电流持续放电的能力,图4 -16为某锌空气电池组以恒电流放电的曲线,可以看出电动轿车锌空气电池大电流持续放电的能力强,能够满足快速加速和连续爬坡的要求。

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3)电动轿车锌空气电池的自放电率

电动轿车锌空气电池的电化学反应过程中,离不开要与空气中氧气的作用,只要阻隔空气进入锌空气电池即可使锌空气电池的电化学反应无法进行,锌空气电池的锌可以长时期保持其活性。实际使用时锌空气电池的自放电率很低,接近于O,具有长期保持电能的能力。

4.锌空气电池的特点

(1)比能量大。电动轿车锌空气电池的理论比能量可达1350W.h/kg,目前的锌空气电池的实际比能量只达到180~230W. h/kg,仍然是铅酸电池的4.35~5.5倍。能量密度达230W.h/L,也是铅酸电池的2---3倍。采用锌空气电池后,电动车辆能够明显地提高电动轿车的续驶里程。

(2)性能稳定。成组的锌空气电池具有良好的一致性,没有其他类型电池的充电和放电不均匀现象。允许深度放电,电池的容量不受放电强度和温度的影响,能在一20----80℃的温度范围内正常工作。锌空气电池可以完全实现密封免维护,便于电池组能量的管理。

(3)安全性好。电动轿车锌空气电池能够有效地防止因泄漏、短路引起的起火或爆炸。锌没有腐蚀作用,可以完全实现密封免维护,对人体不会造成伤害和危险。

(4)锌可以回收利用、制造成本低。锌的来源丰富,生产成本较低。回收再生方使,回收再生成本也较低,可以建立废电池回收再生工厂。锌在循环使用过程中,不会污染环境。是一种非常适合充当电动汽车电池的能源。(本篇文章出自新能源纯电动汽车网,转载请注明来源!)

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