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课题18--创新实验中期答辩
煤炭石油等不再生能源紧缺，使人们不断开发新能源。从第一代铅酸电池到锂电池再到如今的金属空气电池，电池电源系统的发展越越受到人们的关注。
目前大家看好的锂离子电池成本太高，容量不大，有必要
课题18--创新实验中期答辩
煤炭石油等不再生能源紧缺，使人们不断开发新能源。从第一代铅酸电池到锂电池再到如今的金属空气电池，电池电源系统的发展越越受到人们的关注。
目前大家看好的锂离子电池成本太高，容量不大，有必要研发性能更好的电池。金属空气电池是新一代绿色蓄电池，它的制造成本低、无毒、比能量高、原材料可收利用，性能优越。
一、课题背景
目前研究较多的金属空气电池有锌空气电池、铝空气电池和锂空气电池等，与产业化最接近的只有锌空气电池。
由于铝比锌的更活泼，可以获得较高的电池电压，且一个铝原子可以放出三个电子，而一个锌原子释放出两个电子，铝可提高电池的能量。此外，铝来源广泛、储量丰富、价格低廉，故铝金属空气电池的研究，开辟了一个广阔的前景，其研究进展十分迅速，是一种很有发展前途的空气电池。
对空气电池的研究最早于20世纪70年代，美国集中于研究航海航标灯、矿井照明等电源；80年代，加拿大的Aluminum Power公司采用合金化的铝阳极和有效的空气电极，研发的电池体系在便携式电源、备用电源以及水下推进装置应用方面都获得了飞速的发展。
1、铝空气电池研究历史和研究成果
2、目前世界各国都致力于电动车或汽车等大功率用铝空气电池的研究。国内研究铝空气电池的单位较少，主要有哈尔滨工业大学、武汉大学、天津大学、北京有色金属研究院等在氧电极、合金阳极方面做了部分工作。
当前这些单位己开始研制电动车用大容量、高能量密度电池。在相同条件下使用铝空气电池的电动车辆，成本明显底于使用铅酸电池和镍氢电池的电动车。
3、到目前为止，铝合金阳极材料的研制已取得了较大进展，但仍然存在一些问题，进一步阐明铝合金阳极的反应活化机理，研制和开发出更多性能优良的电池铝合金阳极，并尽可能地降低其成本，成为铝阳极研究的主要方向。
二、课题研究意义、目的：
能源危机
燃料电池
金属空气电池
铝空气电池
铝空气电池的主要应用领域
①电动车电源：由于铝空气电池的比能量高达320~400Wh/Kg,远高于传统二次电池，使得电动车的行驶距离可以跟燃油车相比，另外铝空气电池采取更换铝极板的方式“机械充电”，只需要几分钟就可以完成。
某些特殊场合的廉价高能电源：铝空气电池由于比能量高，这意味着电池连续工作时间大大延长，因而被广泛用于移动通讯和广播电视网络的众多中继站、海底油井或气井探测和生产过程中。
作为水下电源，已用于舰艇、监视器、远距鱼雷和潜水设施的能源。
小型便携式电子装置用电源：据报道，加拿大Trimo集团开发的膝上电脑用铝空气电池能连续工作12~24小时，而锂离子电池一般只能用30分钟到几个小时，因此，铝空气电池在“个人电源”方面将有着十分光明的应用前景
金元素Ga对铝阳极的影响主要表现在改变纯铝晶粒在溶解过程中存在的各向异性，从而使铝阳极腐蚀均匀；其次，Ga与其他合金元素在电极工作温度（60℃-100℃）下，形成低共熔混合物，破坏铝表面钝化膜。随着Ga含量的增加，铝阳极电位变负，但添加量过高，将明显降低电流效率。
合金元素Sn对铝阳极的影响，主要表现在Sn能降低铝表面钝化膜电阻，是铝表面钝化膜产生空隙。高价的Sn4+取代钝化膜中的Al3+，产生一个附加空穴，破坏了氧化膜的致密性。其次，合金元素Sn具有较高的氢过电位，能有效地抑制析氢腐蚀，并能与Ga等其他合金元素形成低共熔混合物，破坏铝表面氧化膜。
2、选用合适的电解液
%的食盐水作为电解液，原因：
（1）因为NaCl容易获得且应用普遍，%的含量与海水中盐类浓度相等，从而电池将可用于应急类照明灯、海下矿灯等。
（2）碱性溶液具有腐蚀性不利于控制反应放电，中性电解液的选择也是目前研究的一个方向。
（3）中性电解液中的CI-：有活化作用（中性或碱性溶液中），并随CI-浓度增加而铝的活性增强、电位负移。
***离子活化机理为：Cl-吸附在铝表面的缺陷上，产生点蚀的小坑，利于合金元素如镓、铟等的沉积，使铝的活性增加。同时当Cl-浓度增加，腐蚀速度也加快，Cl-被吸收到氧化膜的弱地区，导致在膜与溶液界面处形成络合物，造成钝化破坏，腐蚀加速；还有Cl-通过替换取代铝氧化膜中氧的晶格（即氧原子和Cl-进行交换反应），从而使Cl-进入氧化膜，与基体铝发生反应，结果铝发生点蚀。