锌空气电池（Zinc-air）

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锌空气电池的发明已经有上百年的历史，1995年以色列电燃料（ElectricFuel）有限公司首次将锌空气电池用于EV上，使得空气电池进入了实用化阶段。美国DreisbackElectromoTIve公司以及德国、法国、瑞典、荷兰、芬兰、西班牙和南非等多个国家也都在EV上积极地推广应用锌空气电池。

1.锌空气电池的工作原理

锌空气电池以锌（Zn）为正极、氧为负极、氢氧化钾（KOH）为电解质。锌空气电池地化学反应与普通碱性电池类似，其基本工作原理为电池正极上的锌与电解液中的OH－发生电化学反应(负极反应)，释放出电子。同时GDE（气体扩散电极或空气负极）反应层中的催化剂与电解液及经由扩散作用进入电池的空气中的氧气相接触，吸收电子，发生电化学反应(正极反应)。但锌空气电池充电过程进行得十分缓慢，通常锌空气电池正极的锌板或锌粒，在放电过程中，被氧化成氧化锌而失效后，一般采用直接更换锌板或锌粒和电解质的办法，使锌空气电池完全更新。

2.锌空气电池的构造

在单体电池中以锌为正极，氧为负极，采用外氧式设计，在锌空气电池两侧有两块高功率、长寿命的空气电极。成品的锌空气电池由一组单体电池串联而成，车载锌空气动力电池组还包括空气流通保障系统和电池组热管理系统两个子系统，以确保动力电池组能够长期、稳定地运转。空气流通保障系统，调节进入锌空气电池负极地空气量，当不使用电池时，可以自动切断空气。热管理系统保证锌空气电池组能够可靠地工作。用更换锌空气电池中的锌板或锌粒和电解质的"机械式"充电模式，既方便又快捷，只需3min即可完成"充电"全过程。更换下来的氧化锌在专门的工厂进行回收处理，实现锌的再生循环。

3.锌空气电池的基本特性

●充电特性

锌空气电池的充电模式，打破了普通蓄电池的常规充电模式，采用机械式更换电池的锌板或锌粒的"充电"模式，整体更换锌空气电池的活性物质，将整个锌空气电池进行更换，电池不再需要花很长的时间来充电，更换一块20kWh的电池块只需要1分40秒。只要在公路沿线设置锌板或锌粒匣以及电解质器匣的机械式整体更换站，其效果如同现在内燃机汽车的加油站，直接"充电"，可以为用户提供很大的方便。

●放电特性

锌空气电池具有大电流持续放电的能力，能够满足EV快速加速和连续爬坡的要求。

●自放电率

锌空气电池的电化学反应过程中，要与空气中氧气发生作用，只要阻隔空气进入锌空气电池即可使锌空气电池的电化学反应无法进行，可以使锌长时期保持其活性。实际使用时锌空气电池的自放电率很低，接近于零，具有长期保持电能的能力。

4.锌空气电池的特点

●比能量大

锌空气电池的理论比能量可达1350Wh/kg，目前的锌空气电池的实际比能量只达到180～230Wh/kg，仍然是铅酸电池的4.35~5.5倍。能量密度达230Wh/L，也是铅酸电池的2～3倍。采用锌空气电池后，电动车辆能够明显地提高车辆地续驶里程。

●性能稳定

成组的锌空气电池具有良好的一致性，没有其他类型电池的充电和放电的不均匀现象。允许深度放电，电池的容量不受放电强度和温度的影响。能在－20～80℃的温度范围内正常工作。锌空气电池可以完全实现密封免维护，便于电池组能量的管理。

●安全性好

锌空气电池能够有效地防止因泄漏、短路引起的起火或爆炸。锌没有腐蚀作用，可以完全实现密封免维护，对人体不会造成伤害和危险。

●锌可以回收利用、制造成本低

锌的来源丰富，生产成本较低。回收再生方便，回收再生成本也较低，可以建立废电池回收再生工厂。锌在循环使用过程中，不会污染环境。

5.世界各国锌空气电池开发情况

●以色列电燃料（ElectricFuel）有限公司开发的锌空气电池，装在载重1000kg、总重3500kg的电动邮政车上，实验结果为：比能量达到207Wh/kg，350kg的锌空气电池使电动邮政车行驶了300km，最高车速可达120km/h，由静止加速到80km/h为12s，该车具有良好的动力性能。更换锌粒匣和灌满电解质的时间为2min。以色列设有每小时能处理10kg锌的再生处理厂，可以供给10～15辆电动邮政车更换锌粒匣服务。

●美国DreisbackElectromoTIve公司开发的锌空气电池，已在公共汽车和总重9t的货车上使用，公共汽车可连续行驶10h左右，货车最大续驶里程达113km。

●德国奔驰汽车公司的MB410型电动厢式车，标准总质量为4000kg，采用150kWh的锌空气电池，从法国的Chambery城越过阿尔卑斯山，连续爬坡150km，山的最高处2083m，公路全程244km，到达意大利的都灵，仅消耗了65％的电量（97.5kWh）。该车从德国的不莱梅到波恩，最高车速达到120km/h，一次充电后走完全程425km的路程。

●瑞典斯德哥尔摩市德电动货车、电动客车和电动服务车辆上，采用的锌空气电池比能量为180Wh/kg，比功率为100Wh/L，续驶里程350～425km之间。该市的锌空气电池废料回收处理能力为250kg/h，可为150辆EV提供再生的锌粒。