Metalli-ilma-akku on aktiivinen materiaali, joka käyttää negatiivisena elektrodina metalleja, joilla on negatiivinen elektrodipotentiaali, kuten magnesiumia, alumiinia, sinkkiä, elohopeaa ja rautaa, ja positiivisena elektrodina ilmassa olevaa happea tai puhdasta happea.Sinkki-ilma-akku on metalli-ilma-akkusarjan tutkituin ja laajimmin käytetty akku.Viimeisten 20 vuoden aikana tiedemiehet ovat tehneet paljon tutkimusta toissijaisesta sinkki-ilmaparistosta.Japanilainen Sanyo Corporation on valmistanut suuren kapasiteetin toissijaisen sinkki-ilma-akun.Traktorin sinkki-ilma-akku, jonka jännite on 125V ja kapasiteetti 560A · h, on kehitetty käyttämällä ilma- ja sähköhydraulisen voimankiertomenetelmää.On raportoitu, että sitä on käytetty ajoneuvoissa, ja sen purkausvirran tiheys voi olla 80 mA/cm2 ja maksimi voi olla 130 mA/cm2.Jotkut ranskalaiset ja japanilaiset yritykset käyttävät sinkkilietteen kierrätysmenetelmää sinkki-ilma-sekundaarivirran tuottamiseen, ja aktiivisten aineiden talteenotto tapahtuu akun ulkopuolella todellisella ominaisenergialla 115 W · h/kg.

Metalli-ilma-akun tärkeimmät edut:

1) Korkeampi ominaisenergia.Koska ilmaelektrodissa käytetty aktiivinen materiaali on ilman happea, se on ehtymätön.Teoriassa positiivisen elektrodin kapasiteetti on ääretön.Lisäksi aktiivinen materiaali on akun ulkopuolella, joten ilmaakun teoreettinen ominaisenergia on paljon suurempi kuin yleisen metallioksidielektrodin.Metalliilmaakun teoreettinen ominaisenergia on yleensä yli 1000 W · h/kg, mikä kuuluu korkeaenergiseen kemialliseen teholähteeseen.
(2) Hinta on halpa.Sinkki-ilma-akussa ei käytetä kalliita jalometalleja elektrodeina ja akkumateriaalit ovat yleisiä materiaaleja, joten hinta on halpa.
(3) Vakaa suorituskyky.Erityisesti sinkki-ilma-akku voi toimia suurella virrantiheydellä jauhemaisen huokoisen sinkkielektrodin ja alkalisen elektrolyytin käytön jälkeen.Jos ilman korvaamiseen käytetään puhdasta happea, voidaan myös purkauskykyä parantaa huomattavasti.Teoreettisen laskelman mukaan virrantiheyttä voidaan kasvattaa noin 20 kertaa.

Metalli-ilma-akulla on seuraavat haitat:

1), akkua ei voida sulkea, mikä on helppo aiheuttaa elektrolyytin kuivumista ja nousua, mikä vaikuttaa akun kapasiteettiin ja käyttöikään.Alkalista elektrolyyttiä käytettäessä on myös helppo aiheuttaa karbonoitumista, mikä lisää akun sisäistä vastusta ja vaikuttaa purkaukseen.
2), märkävarastointikyky on huono, koska akussa olevan ilman diffuusio negatiiviselle elektrodille nopeuttaa negatiivisen elektrodin itsepurkautumista.
3), huokoisen sinkin käyttö negatiivisena elektrodina vaatii elohopean homogenisoinnin.Elohopea ei vahingoita vain työntekijöiden terveyttä, vaan saastuttaa myös ympäristöä, ja se on korvattava ei-elohopealla korroosionestoaineella.

Metalli-ilma-akku on aktiivinen materiaali, joka käyttää negatiivisena elektrodina metalleja, joilla on negatiivinen elektrodipotentiaali, kuten magnesiumia, alumiinia, sinkkiä, elohopeaa ja rautaa, ja positiivisena elektrodina ilmassa olevaa happea tai puhdasta happea.Alkalisen elektrolyytin vesiliuosta käytetään yleensä metalli-ilma-akun elektrolyyttiliuoksena.Jos negatiivisena elektrodina käytetään litiumia, natriumia, kalsiumia jne., joilla on negatiivisempi elektrodipotentiaali, koska ne voivat reagoida veden kanssa, vain vedetön orgaaninen elektrolyytti, kuten fenolia kestävä kiinteä elektrolyytti tai epäorgaaninen elektrolyytti, kuten LiBF4-suolaliuos, voi olla käytössä.

Magnesium-ilma-akku

Mikä tahansa metallipari, jolla on negatiivinen elektrodipotentiaali ja ilmaelektrodi, voi muodostaa vastaavan metalli-ilma-akun.Magnesiumin elektrodipotentiaali on suhteellisen negatiivinen ja sähkökemiallinen ekvivalentti suhteellisen pieni.Sitä voidaan käyttää pariliitoksena ilmaelektrodin kanssa magnesium-ilmapariston muodostamiseksi.Magnesiumin sähkökemiallinen ekvivalentti on 0,454 g/(A · h) Ф=- 2,69 V。 Magnesium-ilma-akun teoreettinen ominaisenergia on 3910 W · h/kg, mikä on 3 kertaa sinkki-ilma-akun ja 5~ 7 kertaa litiumparistoon verrattuna.Magnesium-ilma-akun negatiivinen napa on magnesium, positiivinen napa on ilman happi, elektrolyytti on KOH-liuos ja neutraalia elektrolyyttiliuosta voidaan myös käyttää.
Suuri akkukapasiteetti, alhainen kustannuspotentiaali ja vahva turvallisuus ovat magnesiumioni-akkujen tärkeimmät edut.Magnesiumionin kaksiarvoinen ominaisuus mahdollistaa enemmän sähkövarausten kuljettamisen ja varastoinnin teoreettisella energiatiheydellä 1,5-2 kertaa litiumakkua.Samaan aikaan magnesium on helppo uuttaa ja levinnyt laajalle.Kiinalla on ehdoton resurssietu.Magnesiumpariston valmistuksen jälkeen sen mahdollinen kustannusetu ja resurssiturvallisuusominaisuus ovat korkeammat kuin litiumakku.Turvallisuuden kannalta magnesiumdendriittiä ei esiinny magnesium-ioni-akun negatiivisessa napassa lataus- ja purkujakson aikana, mikä voi välttää litiumdendriittien kasvun litiumakussa, joka lävistää kalvon ja aiheuttaa akun oikosulun, tulipalon ja räjähdys.Yllä olevat edut tekevät magnesiumakusta suuret kehitysmahdollisuudet ja mahdollisuudet.

Mitä tulee magnesiumakkujen viimeisimpään kehitykseen, Kiinan tiedeakatemian Qingdaon energiainstituutti on edistynyt hyvin magnesiumsekundaaristen akkujen alalla.Tällä hetkellä se on murtautunut teknisen pullonkaulan läpi magnesiumsekundääriakkujen valmistusprosessissa ja kehittänyt yhden kennon, jonka energiatiheys on 560Wh/kg.Etelä-Koreassa kehitetty sähköauto, jossa on täydellinen magnesium-ilmaakku, voi ajaa menestyksekkäästi 800 kilometriä, mikä on neljä kertaa nykyisten litiumakkukäyttöisten ajoneuvojen keskimääräinen toimintamatka.Useat japanilaiset laitokset, mukaan lukien Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Japanin Tohokun yliopisto, Rixiang City, Miyagin prefektuuri ja muut teollisuuden ja yliopistojen tutkimuslaitokset ja ministeriöt edistävät aktiivisesti magnesium-ilmaakun suurikapasiteettista tutkimusta.Zhang Ye, Nanjingin yliopiston Modern Engineering Collegen tutkimusryhmä ja muut suunnittelivat kaksikerroksisen geelielektrolyytin, joka toteutti magnesiummetallianodin suojan ja purkaustuotteiden säätelyn ja sai aikaan korkean energiatiheyden omaavan magnesium-ilmaakun ( 2282 W h · kg-1, joka perustuu kaikkien ilmaelektrodien ja magnesiumnegatiivisten elektrodien laatuun), mikä on paljon korkeampi kuin magnesium-ilmaparisto nykyisen kirjallisuuden lejeerausanodin ja korroosionestoelektrolyytin strategioilla.
Yleisesti ottaen magnesiumakku on tällä hetkellä vielä alustavassa etsintävaiheessa, ja laajaan promootioon ja soveltamiseen on vielä pitkä matka.