La bateria metall-aire és un material actiu que utilitza metalls amb potencial d'elèctrode negatiu, com ara magnesi, alumini, zinc, mercuri i ferro, com a elèctrode negatiu, i oxigen o oxigen pur a l'aire com a elèctrode positiu.La bateria de zinc-aire és la bateria més investigada i àmpliament utilitzada de la sèrie de bateries metall-aire.En els últims 20 anys, els científics han fet moltes investigacions sobre la bateria secundària de zinc-aire.Sanyo Corporation of Japan ha produït una bateria secundària de zinc-aire de gran capacitat.La bateria de zinc-aire per a tractor amb una tensió de 125V i una capacitat de 560A · h s'ha desenvolupat utilitzant el mètode de circulació d'aire i força electrohidràulica.S'ha informat que s'ha aplicat en vehicles i la seva densitat de corrent de descàrrega pot arribar als 80 mA/cm2 i el màxim pot arribar als 130 mA/cm2.Algunes empreses de França i Japó utilitzen el mètode de circulació de purins de zinc per produir un corrent secundari de zinc-aire, i la recuperació de substàncies actives es realitza fora de la bateria, amb una energia específica real de 115 W · h/kg.

Principals avantatges de la bateria de metall-aire:

1) Energia específica superior.Com que el material actiu utilitzat en l'elèctrode d'aire és l'oxigen de l'aire, és inesgotable.En teoria, la capacitat de l'elèctrode positiu és infinita.A més, el material actiu es troba fora de la bateria, de manera que l'energia específica teòrica de la bateria d'aire és molt més gran que la de l'elèctrode d'òxid metàl·lic general.L'energia específica teòrica de la bateria d'aire metàl·lica és generalment superior a 1000 W · h/kg, que pertany a la font d'alimentació química d'alta energia.
(2) El preu és barat.La bateria de zinc-aire no utilitza metalls preciosos cars com a elèctrodes, i els materials de la bateria són materials comuns, de manera que el preu és barat.
(3) Rendiment estable.En particular, la bateria de zinc-aire pot funcionar amb una alta densitat de corrent després d'utilitzar un elèctrode de zinc porós en pols i un electròlit alcalí.Si s'utilitza oxigen pur per substituir l'aire, el rendiment de la descàrrega també es pot millorar molt.Segons el càlcul teòric, la densitat de corrent es pot augmentar unes 20 vegades.

La bateria de metall-aire té els següents desavantatges:

1）, la bateria no es pot segellar, cosa que és fàcil de provocar l'assecat i l'augment de l'electròlit, afectant la capacitat i la vida útil de la bateria.Si s'utilitza electròlit alcalí, també és fàcil provocar carbonatació, augmentant la resistència interna de la bateria i afectant la descàrrega.
2）, el rendiment d'emmagatzematge humit és baix, perquè la difusió de l'aire de la bateria a l'elèctrode negatiu accelerarà l'autodescàrrega de l'elèctrode negatiu.
3）, l'ús de zinc porós com a elèctrode negatiu requereix homogeneïtzació de mercuri.El mercuri no només perjudica la salut dels treballadors, sinó que també contamina el medi ambient i s'ha de substituir per un inhibidor de corrosió que no sigui mercuri.

La bateria metall-aire és un material actiu que utilitza metalls amb potencial d'elèctrode negatiu, com ara magnesi, alumini, zinc, mercuri i ferro, com a elèctrode negatiu, i oxigen o oxigen pur a l'aire com a elèctrode positiu.La solució aquosa d'electròlit alcalí s'utilitza generalment com a solució d'electròlit de la bateria de metall-aire.Si s'utilitzen liti, sodi, calci, etc. amb un potencial d'elèctrode més negatiu com a elèctrode negatiu, perquè poden reaccionar amb l'aigua, només poden reaccionar electròlits orgànics no aquosos, com ara electròlit sòlid resistent al fenol o electròlit inorgànic com la solució de sal LiBF4. ser utilitzat.

Bateria de magnesi-aire

Qualsevol parell de metall amb potencial d'elèctrode negatiu i elèctrode d'aire pot formar la corresponent bateria metall-aire.El potencial de l'elèctrode del magnesi és relativament negatiu i l'equivalent electroquímic és relativament petit.Es pot utilitzar per emparellar-se amb l'elèctrode d'aire per formar una bateria d'aire de magnesi.L'equivalent electroquímic del magnesi és 0,454 g/(A · h) Ф=- 2,69 V。 L'energia específica teòrica de la bateria de magnesi-aire és de 3910W · h/kg, que és 3 vegades la de la bateria de zinc-aire i 5~ 7 vegades la de la bateria de liti.El pol negatiu de la bateria de magnesi-aire és magnesi, el pol positiu és l'oxigen a l'aire, l'electròlit és la solució KOH i també es pot utilitzar la solució d'electròlit neutre.
La gran capacitat de la bateria, el potencial de baix cost i la gran seguretat són els avantatges clau de les bateries d'ions de magnesi.La característica divalent de l'ió magnesi permet transportar i emmagatzemar més càrregues elèctriques, amb una densitat d'energia teòrica d'1,5-2 vegades la bateria de liti.Al mateix temps, el magnesi és fàcil d'extreure i de distribució àmplia.La Xina té un avantatge absolut en la dotació de recursos.Després de fabricar una bateria de magnesi, el seu potencial avantatge de costos i l'atribut de seguretat dels recursos són superiors a la bateria de liti.Pel que fa a la seguretat, la dendrita de magnesi no apareixerà al pol negatiu de la bateria d'ions de magnesi durant el cicle de càrrega i descàrrega, cosa que pot evitar el creixement de la dendrita de liti a la bateria de liti perforant el diafragma i provocant un curtcircuit, incendi i explosió.Els avantatges anteriors fan que la bateria de magnesi tingui grans perspectives i potencial de desenvolupament.

Pel que fa a l'últim desenvolupament de bateries de magnesi, l'Institut d'Energia de Qingdao de l'Acadèmia Xinesa de Ciències ha avançat molt en les bateries secundàries de magnesi.Actualment, ha trencat el coll d'ampolla tècnic en el procés de fabricació de bateries secundàries de magnesi i ha desenvolupat una sola cèl·lula amb una densitat d'energia de 560Wh/kg.Un vehicle elèctric amb una bateria d'aire de magnesi completa desenvolupat a Corea del Sud pot recórrer amb èxit 800 quilòmetres, que és quatre vegades l'autonomia mitjana dels vehicles actuals que funcionen amb bateria de liti.Diverses institucions japoneses, com ara Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, la Universitat de Tohoku del Japó, la ciutat de Rixiang, la prefectura de Miyagi i altres institucions d'investigació de la indústria, la universitat i els departaments governamentals, estan promovent activament la recerca de gran capacitat de la bateria d'aire de magnesi.Zhang Ye, el grup de recerca de la Modern Engineering College de la Universitat de Nanjing i altres van dissenyar un electròlit de gel de doble capa, que va realitzar la protecció de l'ànode metàl·lic de magnesi i la regulació dels productes de descàrrega i va obtenir una bateria d'aire de magnesi amb alta densitat d'energia ( 2282 W h · kg-1, basat en la qualitat de tots els elèctrodes d'aire i els elèctrodes negatius de magnesi), que és molt superior a la bateria d'aire de magnesi amb les estratègies d'aliatge d'ànode i electròlit anticorrosió a la literatura actual.
En general, la bateria de magnesi encara es troba en l'etapa d'exploració preliminar i encara queda molt camí per recórrer abans de la promoció i aplicació a gran escala.