Каковы недостатки алюминиево-воздушных аккумуляторов?

В алюминиево-воздушных батареях используется алюминиевый анод и кислород в качестве катода. У них есть некоторые недостатки, которые следует устранить для широкого использования и практической реализации.

i) Ограниченная возможность перезарядки. По сравнению с традиционными перезаряжаемыми батареями, алюминиево-воздушные батареи перезаряжаются нелегко. Как только алюминиевый анод преобразуется в производство гидроксида алюминия, подача напряжения не может его перезарядить. Скорее всего, анод нуждается в замене, а это может оказаться дорогостоящим.

ii) Расход анода – во время работы батареи алюминиевый анод расходуется в ходе химической реакции с кислородом. По мере расходования анода емкость аккумулятора уменьшается.

iii) Управление водными ресурсами – катодная реакция в алюминиево-воздушных батареях требует воды. Эффективное управление водными ресурсами имеет решающее значение для поддержания производительности аккумулятора и предотвращения испарения воды. Управление подачей воды усложняет эксплуатацию и конструкцию батареи.

iv) Чувствительность к температуре. Алюмовоздушные батареи подходят для высоких температур, но могут быть чувствительны к колебаниям температуры. Низкие температуры могут снизить эффективность аккумулятора и замедлить электрохимические реакции, а повышенные температуры могут вызвать испарение электролита.

v) Коррозия и разрушение — реакция между алюминием и кислородом приводит к образованию гидроксида алюминия, что со временем приводит к анодной коррозии. Это воздействие влияет на долговечность и производительность аккумулятора.

vi) Ограничения плотности энергии. Практическая плотность энергии ниже, учитывая такие факторы, как необходимость эффективного управления водными ресурсами и расход анода.

vii) Проблемы безопасности. Проблемы безопасности, такие как возможность утечки воды и образование газообразного водорода, являются потенциальными рисками, поскольку в реакциях батареи используются вода и кислород.

viii) Воздействие на окружающую среду: процесс добычи алюминия представляет собой проблему для окружающей среды, поскольку возникают выбросы парниковых газов и потребление энергии. Кроме того, процесс переработки требует надлежащего управления.

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

ix) Практические проблемы: внедрение батарей в коммерческом масштабе должно решить проблемы, связанные с переработкой, производством и поддержанием производительности батареи.

x) Эксплуатационные ограничения: ограниченный срок службы и ограниченные возможности перезарядки ограничивают возможности использования алюминиево-воздушных батарей в некоторых приложениях.

Алюминиево-воздушные батареи не служат достаточно долго.

Ограниченный срок службы алюминиево-воздушных батарей является одним из ключевых недостатков. По сравнению с другими типами аккумуляторов, алюминиево-воздушные аккумуляторы имеют небольшой срок службы. Факторы, определяющие срок службы батареи, включают в себя;

1. Расход анода – алюминиевый анод расходуется при работе от аккумулятора. Химическая реакция, которой он подвергается, уменьшает доступное количество алюминия для большего количества реакций. Расход анода ограничивает количество циклов заряда и разряда.

2. Конечная емкость – емкость аккумулятора уменьшается по мере израсходования алюминиевого анода. Энергия, подаваемая с течением времени, ограничена, а производительность батареи снижается.

3. Управление водой: катодная реакция в алюминиево-воздушных батареях требует воды. Эффективное управление водными ресурсами имеет важное значение для обеспечения эффективности батареи.

4. Разложение и коррозия. Гидроксид алюминия, который является побочным продуктом, может вызвать разрушение и коррозию анода, влияя на срок службы и эффективность аккумулятора.

5. Температурные эффекты: высокие температуры ускоряют химические реакции внутри батареи, вызывая более быстрый расход анода и сокращение срока службы.

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

6. Цикличность – нерегулярный режим зарядки и разрядки влияет на срок службы аккумулятора и потерю емкости.

По сравнению с традиционными перезаряжаемыми батареями, такими как литий-ионные батареи, эти факторы сокращают срок службы алюминиево-воздушных батарей. Эти батареи не подходят для применений, требующих частой подзарядки в течение длительного периода времени. В настоящее время предпринимаются усилия по улучшению производительности и срока службы аккумуляторов с помощью различных способов, таких как оптимизация используемых материалов, разработка более эффективных конструкций и эффективных методов управления водными ресурсами.

Алюминий-воздушные батареи недостаточно эффективны.

Эффективность аккумулятора может влиять на общую производительность устройств хранения энергии. Факторы, способствующие проблемам эффективности, включают:

1. Напряжение и энергоэффективность. По сравнению с некоторыми типами батарей напряжение алюминиево-воздушных батарей низкое. Устройства, которым требуется более высокое напряжение, имеют меньшую энергоэффективность при преобразовании электрической мощности батареи.

2. Расход анода. Этот фактор приводит к истощению анода и снижению емкости аккумулятора, что напрямую влияет на общую эффективность.

3. Необратимые реакции – реакции внутри алюминиево-воздушных аккумуляторов необратимы. Эта реакция требует энергии, и в процессе разряда ее часть теряется.

4. Управление водными ресурсами. Неправильное управление водными ресурсами может привести к снижению эффективности, поскольку катодная реакция в алюминиево-воздушных батареях требует воды.

5. Выделение тепла. Электрохимические реакции выделяют тепло, особенно если от алюминиево-воздушных батарей подаются высокие токи. Этот фактор может привести к потерям энергии и повлиять на эффективность аккумулятора.

6. Эффективность циклического использования — алюминиево-воздушные батареи невозможно легко перезарядить из-за расхода анода. Замена израсходованных анодов может быть неэффективной с точки зрения ресурсов и времени, особенно там, где необходима частая замена.

7. Температурная чувствительность. Чрезвычайно высокие или низкие температуры могут повлиять на эффективность электрохимических реакций.

8. Внутреннее сопротивление – внутреннее сопротивление в алюминиево-воздушных батареях, как и в других типах батарей, может вызывать потери энергии и падения напряжения во время сильноточных циклов разряда.

Алюминий-воздушные аккумуляторы непросто хранить и транспортировать.

Несколько факторов усложняют хранение и транспортировку алюминиево-воздушных батарей. Материалы, реакции и конструкция батарей являются коренными причинами этой проблемы.

1. Коррозия и деградация анода. Побочный продукт происходящих реакций может вызвать коррозию и деградацию анода. Это влияет на производительность батареи и структурную целостность как во время хранения, так и при транспортировке.

2. Потребность в воде. Поскольку катодная реакция требует воды, обеспечение стабильности подачи воды при транспортировке или хранении представляет собой проблему, особенно в сухой среде.

3. Короткий срок хранения. Алюмо-воздушные батареи имеют короткий срок хранения и могут со временем деградировать, снижая их производительность из-за продолжающихся реакций внутри батареи.

4. Расход анодов – емкость аккумулятора уменьшается по мере расходования анодов в процессе работы. Хранить батарею в заряженном состоянии сложно, поскольку ее невозможно поддерживать в течение длительного времени.

5. Доступность кислорода. Для катодной реакции требуется кислород. Доступность кислорода во время транспортировки и хранения может меняться, что влияет на эффективность и производительность.

6. Проблемы безопасности. Обеспечение хорошей вентиляции помещений во время транспортировки и хранения имеет важное значение, поскольку выброс газообразного водорода представляет собой угрозу безопасности.

7. Переработка и утилизация. Процесс переработки и методы утилизации частично использованных алюминиево-воздушных батарей представляют собой проблему и требуют соответствующих правил.

Заключение

Алюмовоздушные аккумуляторы имеют ряд преимуществ, но с другой стороны, существуют проблемы, связанные с их использованием. Исследования и разработки в этой области продолжаются, поскольку они направлены на разработку конкретных приложений, характеристики которых хорошо соответствуют требованиям устройств. Разработка способов сделать электрохимические реакции обратимыми все еще продолжается, поскольку исследователи расширяют сферу своей деятельности. Поиск решений поставленных задач будет полезен для реализации всего потенциала, которым обладают алюминиево-воздушные батареи.