La batterie métal-air est un matériau actif qui utilise des métaux à potentiel d'électrode négatif, tels que le magnésium, l'aluminium, le zinc, le mercure et le fer, comme électrode négative, et de l'oxygène ou de l'oxygène pur dans l'air comme électrode positive.La batterie zinc-air est la batterie la plus recherchée et la plus utilisée de la série de batteries métal-air.Au cours des 20 dernières années, les scientifiques ont effectué de nombreuses recherches sur les batteries zinc-air secondaires.Sanyo Corporation du Japon a produit une batterie zinc-air secondaire de grande capacité.La batterie zinc-air pour tracteur d'une tension de 125V et d'une capacité de 560A · h a été développée en utilisant la méthode de circulation de l'air et de la force électro-hydraulique.Il est rapporté qu'il a été appliqué dans des véhicules, et sa densité de courant de décharge peut atteindre 80mA/cm2, et le maximum peut atteindre 130mA/cm2.Certaines entreprises en France et au Japon utilisent la méthode de circulation de la bouillie de zinc pour produire du courant secondaire zinc-air, et la récupération des substances actives est effectuée à l'extérieur de la batterie, avec l'énergie spécifique réelle de 115W · h/kg

Principaux avantages de la batterie métal-air :

1) Énergie spécifique plus élevée.Le matériau actif utilisé dans l'électrode à air étant l'oxygène de l'air, il est inépuisable.En théorie, la capacité de l'électrode positive est infinie.De plus, le matériau actif se trouve à l'extérieur de la batterie, de sorte que l'énergie spécifique théorique de la batterie à air est beaucoup plus grande que celle de l'électrode à oxyde métallique générale.L'énergie spécifique théorique de la batterie métal-air est généralement supérieure à 1000 W · h/kg, ce qui appartient à l'alimentation chimique à haute énergie.
(2) Le prix est bon marché.La batterie zinc-air n'utilise pas de métaux précieux coûteux comme électrodes, et les matériaux de la batterie sont des matériaux courants, de sorte que le prix est bon marché.
(3) Performances stables.En particulier, la batterie zinc-air peut fonctionner à une densité de courant élevée après avoir utilisé une électrode de zinc poreuse en poudre et un électrolyte alcalin.Si de l'oxygène pur est utilisé pour remplacer l'air, les performances de décharge peuvent également être grandement améliorées.Selon le calcul théorique, la densité de courant peut être augmentée d'environ 20 fois.

La batterie métal-air présente les inconvénients suivants :

1), la batterie ne peut pas être scellée, ce qui est facile à provoquer le séchage et la montée de l'électrolyte, affectant la capacité et la durée de vie de la batterie.Si un électrolyte alcalin est utilisé, il est également facile de provoquer une carbonatation, augmentant la résistance interne de la batterie et affectant la décharge.
2), les performances de stockage humide sont médiocres, car la diffusion de l'air dans la batterie vers l'électrode négative accélérera l'auto-décharge de l'électrode négative.
3）, l'utilisation de zinc poreux comme électrode négative nécessite une homogénéisation du mercure.Le mercure nuit non seulement à la santé des travailleurs, mais pollue également l'environnement et doit être remplacé par un inhibiteur de corrosion sans mercure.

La batterie métal-air est un matériau actif qui utilise des métaux à potentiel d'électrode négatif, tels que le magnésium, l'aluminium, le zinc, le mercure et le fer, comme électrode négative, et de l'oxygène ou de l'oxygène pur dans l'air comme électrode positive.La solution aqueuse d'électrolyte alcalin est généralement utilisée comme solution d'électrolyte de la batterie métal-air.Si le lithium, le sodium, le calcium, etc. avec un potentiel d'électrode plus négatif sont utilisés comme électrode négative, car ils peuvent réagir avec l'eau, seul un électrolyte organique non aqueux tel qu'un électrolyte solide résistant au phénol ou un électrolyte inorganique tel qu'une solution saline LiBF4 peut être utilisé.

Batterie magnésium-air

Toute paire de métal avec un potentiel d'électrode négatif et une électrode à air peut former une batterie métal-air correspondante.Le potentiel d'électrode du magnésium est relativement négatif et l'équivalent électrochimique est relativement faible.Il peut être utilisé pour s'associer à l'électrode à air pour former une batterie à air au magnésium.L'équivalent électrochimique du magnésium est de 0,454 g/(A · h) Ф = - 2,69 V。 L'énergie spécifique théorique de la batterie magnésium-air est de 3910 W · h/kg, soit 3 fois celle de la batterie zinc-air et 5 ~ 7 fois celle de la batterie au lithium.Le pôle négatif de la batterie magnésium-air est le magnésium, le pôle positif est l'oxygène dans l'air, l'électrolyte est une solution de KOH et la solution d'électrolyte neutre peut également être utilisée.
Une grande capacité de batterie, un potentiel de faible coût et une sécurité élevée sont les principaux avantages des batteries aux ions de magnésium.La caractéristique divalente de l'ion magnésium permet de transporter et de stocker plus de charges électriques, avec une densité d'énergie théorique de 1,5 à 2 fois celle d'une batterie au lithium.Dans le même temps, le magnésium est facile à extraire et largement distribué.La Chine a un avantage absolu en matière de dotation en ressources.Après avoir fabriqué une batterie au magnésium, son avantage potentiel en termes de coût et son attribut de sécurité des ressources sont supérieurs à ceux de la batterie au lithium.En termes de sécurité, la dendrite de magnésium n'apparaîtra pas au pôle négatif de la batterie aux ions de magnésium pendant le cycle de charge et de décharge, ce qui peut éviter la croissance de la dendrite de lithium dans la batterie au lithium perçant le diaphragme et provoquant un court-circuit de la batterie, un incendie et explosion.Les avantages ci-dessus font que la batterie au magnésium a de grandes perspectives et un potentiel de développement。

En ce qui concerne le dernier développement des batteries au magnésium, l'Institut de l'énergie de Qingdao de l'Académie chinoise des sciences a fait de bons progrès dans les batteries secondaires au magnésium.À l'heure actuelle, il a franchi le goulot d'étranglement technique dans le processus de fabrication des batteries secondaires au magnésium et a développé une cellule unique avec une densité d'énergie de 560Wh/kg.Un véhicule électrique doté d'une batterie air-magnésium complète développée en Corée du Sud peut parcourir avec succès 800 kilomètres, soit quatre fois l'autonomie moyenne des véhicules actuels alimentés par une batterie au lithium.Un certain nombre d'institutions japonaises, notamment Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, l'Université Tohoku du Japon, la ville de Rixiang, la préfecture de Miyagi et d'autres institutions de recherche industrielles-universitaires et départements gouvernementaux promeuvent activement la recherche à grande capacité de la batterie à air au magnésium.Zhang Ye, le groupe de recherche du Modern Engineering College de l'Université de Nanjing, et d'autres ont conçu un électrolyte en gel à double couche, qui a réalisé la protection de l'anode métallique en magnésium et la régulation des produits de décharge, et a obtenu une batterie à air au magnésium à haute densité d'énergie ( 2282 Wh · kg-1, basé sur la qualité de toutes les électrodes à air et des électrodes négatives au magnésium), ce qui est bien supérieur à la batterie à air au magnésium avec les stratégies d'alliage d'anode et d'électrolyte anti-corrosion dans la littérature actuelle.
En général, la batterie au magnésium est encore au stade de l'exploration préliminaire à l'heure actuelle, et il reste encore un long chemin à parcourir avant une promotion et une application à grande échelle.