Цинково-воздушная батарея против литиевой: использование и различия

Цинково-воздушные батареи относятся к категории металл-воздушные элементы. Это батареи, работающие за счет окисления цинка кислородом воздуха и обладающие высокой плотностью энергии. Ячейки недорогие в производстве, и их размеры варьируются от очень маленьких кнопочных ячеек, используемых в слуховых аппаратах, до более крупных, используемых в пленочных фотоаппаратах. Массивные воздушно-цинковые батареи применяются в производстве более крупных изобретений, таких как двигательные установки электромобилей, а также в накопителях энергии в масштабе сети, таких как солнечные системы.

Эти батареи состоят из анода, сделанного из гранулированного порошка / цинка, смешанного с электролитом, который обычно содержит гелеобразующий агент для поддержания контакта между электролитом и гранулами цинка. Катод также вступает в реакцию с воздухом с образованием оксида, который завершает реакцию и производит необходимую энергию.

Как они работают

Во время разряда некоторое количество частиц цинка образует пористый анод, который обычно насыщен электролитом. Кислород, присутствующий в воздухе, реагирует на катоде с образованием гидроксильных ионов, которые затем перемещаются в цинк мимо анода с образованием цинката. В результате реакции высвобождаются электроны, которые мигрируют обратно к катоду, в то время как цинкат разлагается на оксид цинка, а вода возвращается в электролит. Вода и гидроксил, образующиеся на аноде, рециркулируются на катоде, что снижает любые потери. Утверждается, что эта реакция дает теоретическое значение 1,65 В, которое позже снижается до 1,4 В в доступных ячейках.

Обычно воздушно-цинковые батареи обладают некоторыми свойствами, присущими топливным элементам / батареям. Цинк обычно является топливом, и скорость реакции внутри ячеек можно контролировать, изменяя поток воздуха. Кроме того, пасту из окисленного цинка на аноде можно заменить свежей пастой. Эти батареи использовались для замены ртутных батарей, которые когда-то использовались в пленочных фотоаппаратах некоторое время назад, но, как оказалось, имеют более короткий срок службы. Однако их будущее в использовании электромобилей кажется светлым, а также в отношении крупномасштабных систем взлета.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Типы воздушно-цинковых батарей

В промышленности существует три типа воздушно-цинковых батарей, включая первичные неперезаряжаемые элементы, вторичные перезаряжаемые элементы и механические перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи.

1. первичные воздушно-цинковые батареи

Это воздушно-цинковые батареи, которые не подлежат перезарядке; поэтому, как только вы исчерпали все их возможности, их необходимо утилизировать надлежащим образом. Первичные элементы имеют форму кнопки примерно на 1 Ач, а также имеют призматическую форму для различных портативных устройств, которые в противном случае производятся с емкостью примерно 5-30 Ач. Когда я дохожу до гибридных катодов для воздушно-цинковых батарей, обычно используется диоксид марганца, чтобы прокладывать путь для высоких пиковых токов.

Цинково-воздушные кнопочные элементы обычно очень эффективны, но их конструкция или состав не могут быть расширены или расширены до гораздо больших размеров воздушно-цинковые батареи по разным причинам. К этим причинам относятся характеристики диффузии воздуха, рассеивание тепла, а также проблемы с утечками. Объединение призматических элементов в одну большую батарею может оказаться сложной задачей, поскольку в батареях нужны воздушные каналы и может потребоваться вентилятор для проталкивания воздуха через сжатую батарею.

1. вторичные воздушно-цинковые батареи

Это перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи, и поэтому, как только вы исчерпаете их емкость, вы всегда можете подключить их к зарядному устройству и вернуть их на полную мощность. Эти воздушно-цинковые элементы нуждаются в осаждении цинка из электролита на водной основе, чтобы их можно было тщательно контролировать. Однако существуют различные проблемы, с которыми сталкиваются эти типы воздушно-цинковых батарей, и они включают образование дендритов, неравномерное растворение цинка и ограниченную растворимость в различных электролитах.

Каким-то образом трудно электрически обратить вспять реакцию, обнаруживаемую на катоде, для получения кислорода из побочных продуктов реакции разряда. Зарядное напряжение этих элементов также намного выше, чем напряжение разряда, таким образом, производя циклический КПД энергии, который составляет всего 50%. Вторичная воздушно-цинковая батарея имеет гораздо более низкую стоимость материала и более высокую удельную энергию по сравнению с обычной первичной воздушно-цинковой батареей.

2.Механическая подзарядка воздушно-цинковой батареи.

Эти системы имеют тенденцию механически заменять электроды в воздушно-цинковой батарее и, таким образом, работать как возобновляемые первичные батареи. Они также склонны использовать цинковый порошок или другие научные методы для пополнения реагентов. В электромобилях используются системы механической подзарядки воздушно-цинковых аккумуляторов. Их преимущества перед вторичными воздушно-цинковыми батареями включают разделение энергии, а также силовые компоненты, что обеспечивает гибкую платформу для различных скоростей заряда, а также требований к энергоемкости.

Используется ли цинк в литиевых батареях?

Чаще всего цинк используется для гальванизации других металлов, таких как железо, что предотвращает ржавление. Также цинк можно использовать в сплавах, таких как латунь и алюминий. Некоторые из этих сплавов используются в производстве различных литиевых батарей в различных компонентах элементов. Поэтому цинк используется для изготовления различных версий литиевых батарей.

В чем разница между воздушно-цинковыми батареями и литиевыми?

Литиевые батареи представляют собой первичные батареи с металлическим литием в качестве анодного материала и называются литий-металлическими батареями. Они также используют диоксид марганца в качестве катода с литиевой солью, растворенной в органическом растворителе. Когда дело доходит до воздушно-цинковых батарей, в них используется цинковый порошок на аноде, и они считаются воздушно-металлическими батареями. Они обеспечивают более высокую плотность энергии, чем литиевые батареи, и более экологичны.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Может ли воздушно-цинковая батарея заменить литиевую?

Неперезаряжаемые воздушно-цинковые батареи, как правило, имеют гораздо более высокую плотность и удельную мощность по сравнению с любыми другими типами батарей, включая литиевые. Это связано с тем, что атмосферный воздух является одним из реагентов батареи и доступен в изобилии. Воздух обычно не упаковывается в батарею, что позволяет увеличить количество цинка на аноде, увеличивая емкость для заданного веса или объема. Воздушно-цинковые батареи также имеют длительный срок хранения, если они герметизированы, чтобы не допустить попадания воздуха, и храниться при правильной температуре.

Таким образом, воздушно-цинковые батареи определенно могут заменить литиевую батарею, однако из-за сложности перезарядки элементов они еще не взяли на себя эту задачу.

Заключение

Широкое применение воздушно-цинковых батарей было отложено, потому что на сегодняшний день их зарядка оказалась немного сложной. Это связано с отсутствием электрокатализаторов, которые эффективно восстанавливают и генерируют кислород во время циклов заряда / разряда. Тем не менее, интенсивные исследования проводятся для решения этой проблемы, и вскоре у нас может появиться жизнеспособная замена литиевым батареям на рынке.