鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2273次 | 2021年06月08日
常用的催化劑鋁空氣電池的催化劑以及應(yīng)用展望
隨著全球多樣化的發(fā)展,我們的生活也在不斷變化著,包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品,那么你一定不了解這些產(chǎn)品的一些組成,比如催化劑鋁空氣電池。常用的催化劑鋁空氣電池的催化劑有以下幾種:
(1)貴金屬催化劑。鉑和銀是常用的,它們的催化活性相對穩(wěn)定且具有高性能,但是由于價格相對昂貴和資源短缺,因此采用率不高。
(2)金屬大環(huán)化合物催化劑。有機(jī)金屬大環(huán)化合物對氧的還原具有良好的催化活性,尤其是當(dāng)它們吸附在大表面積碳上時。通過熱處理可以顯著提高它們的活性和穩(wěn)定性。因此,期望代替貴金屬氧還原催化劑。金屬大環(huán)化合物的常用合成方法包括熱分解法和前體制備法。然而,由于熱分解法的熱處理過程將使金屬大環(huán)化合物與碳基質(zhì)反應(yīng),因此通過前體法制備的催化劑活性差,因此在其應(yīng)用中存在某些問題。
(3)鈣鈦礦型氧化物催化劑。鈣鈦礦型氧化物具有用于氧的還原和沉淀的高催化活性,并且價格便宜,因此它們在鋁空氣電池和燃料動力鋰電池中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前鈣鈦礦型氧電極催化劑的研究重要集中在改進(jìn)制備方法和尋找新的取代元素以提高催化性能上。無定形前體方法,特別是蘋果酸前體方法,可以制備具有細(xì)晶粒和大比表面積的鈣鈦礦氧化物,從而大大提高了它們的催化活性。目前,它是制備鈣鈦礦氧化物的較好方法。
(4)廉價的催化劑。最重要的代表是二氧化錳催化劑。它的最大優(yōu)點(diǎn)是原料豐富,成本低廉。它可以廣泛用于帶有水性或非水性電解質(zhì)的電池中。但是,單一二氧化錳的電催化活性有一定的局限性,因此人們在這里的研究從未停止。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
(5)AB2O4尖晶石型氧化物催化劑。尖晶石的晶格為面心立方。晶胞中有32個緊密堆積的02離子,金屬離子占據(jù)了64個四面體空隙和32個八面體空隙。尖晶石的脫水活性與位于四面體空隙中的B離子的比例有關(guān)。分?jǐn)?shù)越大,催化劑的表面越酸性,并且脫水活性新增。通常,鋁空氣電池不使用該催化劑。
(6)其他金屬和合金催化劑。鎳相對便宜,并且在堿性電解質(zhì)中在陽極極化下具有高的耐腐蝕性。同時,鎳在金屬元素中具有最高的氧氣釋放效率,因此傳統(tǒng)上將鎳用作堿性水電解陽極材料。通常使用合金催化劑,例如鎳鐵和鎳鈷。它們具有良好的催化活性和耐腐蝕性,并且也是鋁-空氣電池可以考慮的催化劑方向。
(7)復(fù)合催化劑。組合兩種或更多種催化劑以更好地改善鋁-空氣電池的空氣電極的催化活性。
鋁空氣電池應(yīng)用展望
目前,鋁-空氣電池尚未在工業(yè)和民用領(lǐng)域得到廣泛的推廣和應(yīng)用。重要的原因是要改進(jìn)材料制備技術(shù)以及對二次充放電概念的理解。在技術(shù)層面上:鋁空氣電池的比能量和放電效率實(shí)測值與理論值存在很大差異,存在一些重要的技術(shù)問題,包括
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
(1)鋁陽極的自腐蝕和析氫極大地限制了其放電效率,并且鋁陽極的表面鈍化影響了其放電響應(yīng)時效;
(2)電解液與陽極的配合,不僅可以與鋁電極形成快速的陽極氧化反應(yīng)機(jī)理,而且還可以保持離子轉(zhuǎn)移的高效,穩(wěn)定,氧化產(chǎn)物的可回收性。
(3)要進(jìn)一步優(yōu)化和改善空氣電極的結(jié)構(gòu),導(dǎo)電集流體中電流的自損耗以及空氣電極催化劑的氧還原能力。
鋁空氣電池作為二次電池的想法:鋁空氣電池作為金屬燃料動力鋰電池通常被認(rèn)為是一次電池。這是有關(guān)充放電循環(huán)單位的誤解。作為經(jīng)典的二次電池,我們現(xiàn)在常用的鋰離子電池可以實(shí)現(xiàn)即時的充放電轉(zhuǎn)換。假如鋁空氣電池能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化的充放電過程,那么在這種大循環(huán)系統(tǒng)中,鋁空氣電池也可以視為二次電池。二次電池,這是解決其推廣和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。