中國粉體網訊 鎂是一種對環(huán)境友好的金屬，用鎂作電池的電極，可以有效降低電池對環(huán)境的污染。鎂空氣電池的構造與普通的電池大體上沒有太大的不同，它由陰陽兩極、電解液和隔膜組成。其中，陽極部分是由鎂材料組成的。而陰極則是空氣，也就是說，鎂空氣電池是一種金屬-空氣電池。
鎂空氣電池的工作原理是通過鎂和氧氣的反應過程，將化學能轉化為電能。具體來說，在陰極一側，空氣和水蒸氣通過導電隔板進入電池中，當氧氣減少時，通過活性物質的催化作用產生負離子和電子，這些電子從電解質中流動到陽極，鎂離子則從陽極向電解液中流動，與氧氣相遇，從而形成氧化物和鎂離子的結合物質，釋放大量熱量，在此過程中，電能得到了產生。
鎂在中性電解液或弱堿性電解液中有電活性，故可以采用中性鹽或弱堿性鹽作為電解液，提高鎂空氣電池的化學活性，制造出高性能的鎂空氣電池。通常采用濃度3.5%的NaCl水溶液作為電解液。
在20世紀60年代，美國GE公司就對中性鹽鎂燃料電池進行了研究。隨后美國海軍海底戰(zhàn)事中心與麻省理工大學以及BAE Systems公司共同研制成功了用于自主式潛航器的鎂-過氧化氫燃料電池系統(tǒng)。該電池采用海水作電解質，鎂合金作陽極材料，液態(tài)過氧化氫作陰極氧化劑。該電池提供了一個成本較低并且更為安全的高能動力，是低速率、長壽命的自主式潛航器的理想驅動電源。
鎂-空氣電池優(yōu)勢
我國鎂資源充足，是世界上鎂資源最為豐富的國家之一，鎂資源礦石類型全，分布廣。同時我國是世界上最大的原鎂生產國，占全球總產量的80%以上。這意味著未來鎂電池一旦實現產業(yè)化應用，我國在新能源領域所需鋰資源對海外依存度將大幅下降，同時電池制造成本將顯著降低。
世界菱鎂礦已探明儲量（億噸） 數據來源：觀研報告
一般電池的能量是儲藏在它的兩個電極材料內的，而鎂-空氣電池則不同，只有陽極即金屬電極儲存能量，空氣電極是轉變能量的工具。與其它原電池系統(tǒng)比較，它具有一個長壽命的多孔陰極，其活性物質來自周圍的空氣。因此，鎂-空氣電池既是儲能工具，又是一種燃燒電池。既可作為原電池用，又可以作為可充的電池用，只要不斷提供燃料金屬，就能連續(xù)地輸出電能。
中性鹽電解質鎂-空氣燃料電池放電反應
鎂燃料電池有望打開低空飛行方面的應用空間
根據中日合作MIJBC在2023年披露的鎂燃料電池投資項目，六個最小模塊容量為250Wh，最高輸出功率為250W、尺寸20cm×14cm×10厘米的鎂燃料電池單元組容量達409.2kWh、容量電池33kg，對比同容量鋰電池重量超200kg。鎂燃料電池可通過更換鎂燃料卡套實現反復多次使用。根據MIJBC的披露，鎂-空氣電池在無人機、飛行汽車上的飛行時間為3小時，高于鋰電池的23分鐘，主要形態(tài)為手動式、薄膜型、片狀、圓盤型四種，均在美國和中國取得專利。
鎂燃料電池應用于電動車電堆相比鋰電池具有質量輕、安全、可大量保存、換電速度快的優(yōu)點，同樣滿足低空航空器的電源需求，隨著相關技術的成熟有望打開低空飛行方面的應用空間。
參考來源:
耿健媛.鎂電池的研究進展
矢部孝.鎂燃料體及鎂空氣電池
華寶證券
(中國粉體網編輯整理/月明)
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