文 献 综 述

1.前言

在高速发展的如今，能源消耗一直是非常火热的话题。伴随着煤炭石油等不可再生能源取之殆尽，促使着人们要不断开发新能源来面对这一愈来愈窘迫的问题。在电池能源方面，电池电源系统的发展越来越受到人们的关注，从第一代铅酸电池到锂电池再到如今的金属空气电池都一直受到人们的关注。目前普遍流行的锂离子电池造价成本太高，且电池容量不大，因此有必要研发性能更好的电池。

铝空气电池燃料电池是一种新型高能量化学电源^[1]，它的制造成本低、无毒、比能量高、比功率密度高、原材料可回收利用、性能优越^[2-4]，理论比能量可达8100Wh/kg^[5]，因而在众多电池中脱颖而出，被世界各国普遍看好。铝空气电池在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业潜力，尤其在汽车方面，随着燃料价格的增长,铝空气电池电动汽车将有广阔的前景^[6]。综上所述铝空气电池是一种很有发展前景的金属空气电池^[7]。

2.铝空气电池的结构和工作原理

如图1所示，铝空气电池组成包括铝阳极、空气阴极及电解液三部分。铝阳极材料一般为纯铝或铝合金，空气阴极一般采用由防水透气层、催化层和导电层组成的三相结构空气扩散电极。电解液有中性和碱性电解液两种，中性电解液主要为NaCl溶液、NHCl4溶液等，碱性电解液有KOH溶液、NaOH溶液等^[8]。

中性和碱性铝空气电池的阴极反应是统一的，反应方程式为式(1):

O₂ 2H₂ O 4e^- = 4OH^- (1)

而阳极反应在中性和碱性条件下略有区别，反应方程式分别为式(2)和式(3):

中性: Al 3OH^- = Al(OH)₃ 3e^- (2)