本文主要介绍了铝-空气电池及其发展前景和研究现状。利用静电纺丝法制备钴碳复合纤维材料用于铝-空气电池的空气阴极，不同掺杂浓度的过渡金属钴氧化物作为氧还原催化剂催化空气电极反应。轴流式压气机
对制备的碳纤维空气电极进行了SEM、TEM和激光拉曼光谱的测量和分析，详细的电化学实验表明，6.6%的硝酸钴掺杂质量分数的样品表现出最佳的性能。 We explore the synthesize of the free assembly air electrode with suitable catalyst concentration which can improve the catalytic ability of carbon fiber materials for oxygen reduction. The discharge tests were performed in a two-electrode system with a platinum plate as air cathode and an aluminum plate as anode. The electrolyte was 2 mol/L NaCl aqueous solution.
我们探索适宜的催化剂浓度来提高碳纤维材料的氧还原催化能力的自组合的空气电极的制备。电池放电试验是在二电极系统采用复合碳纤维空气阴极和一个铝板阳极，电解液为2 mol/L NaCl水溶液的封闭系统。
关键词：铝-空气电池，空气电极，碳纤维，硝酸钴
第一章 文献综述
1.1 铝-空气电池
铝是地壳中储量最多的金属，全球的工业储量超250亿吨[1]，其金属单质具有较活泼的
还原性，该金属能量密度仅次于金属锂，其理论电化学当量2.98Ah/g，体积当量8.04 Ah/cm3[2]。目前工业上已能通过电解方式大规模廉价获得金属铝，金属铝具有易保存、易运输、易加工、反应安静且安全、对环境友好无污染的特性，所以金属铝在能量储存和转换方面的应用一直以来就备受人们的重视。1850年Hulot尝试性采用铝作电池阴极，1960年左右Zaromb等人确定了铝-空气电池的可行性；EIecrodynamics 、Dow及LLNL等公司联合组成的Voltek公司开发出第一个用于驱动汽车的实际应用动力型Voltek A-2铝-空气电池[2]。 据悉，在Yang Shaohua等人研究的铝-空气电池中，回收反应产物的铝阳极的成本价格约为6元人民币每千克，在铝-空气电动汽车中总效率能够达到15%（为当时实验阶段的数据，后期可达到20%），比普通电动汽车13%的效率要高。其设计的电池能量密度为1300Wh/kg，并且有望达到2000Wh/kg。整个电池系统估价为30美元每千瓦，并在实际规模生产中可能降低到29美元每千瓦。而且作为电动车的推进动力，铝所含能量以单位重量计约为单位重量汽油的一半，以单位体积计约为汽油的3倍[15]。
表1-1 各种种阳极材料相关参数
阳极材料线性驱动器 | 比能量（KWh/kg） | 负极电势 （vs.SHE） | 电化学当量（Ah/g） | 理论电压 （V） | 实际电压 （V） |
Li | 13.0 | -3.05 | 3.86微波热疗机 | 3.4 | 2.4 |
Al | 8.1 | -2.30 | 2.98 | 2.7 | 1.2-1.6 |
Mg | 6.8 | -2.69 | 2.20 | 3.1 | 1.2-1.4 |
Ca | 4.6 | -3.01 | 1.34 | 3.4 | 2.0 |
Fe | 1.2 | -0.88 | 医用消毒灭菌0.96 | 1.3 | 1.0 |
Zn | 1.3 | -1.25 | 0.82 | 1.6 | 1.0-1.1 |
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铝-空气电池具有很高的比能量，理论上可达8100Wh/kg[1]。同样能量的铝-空气电池其质量仅为铅酸电池的12%-15%，这一数值远高于当今各种电池的比能量。能够与其比能量相当的只有Li-SOCl2电池，但Li-SOCl2电池安全性远远赶不上铝-空气电池，这也致使Li-SOCl2电池无法应用于动力电池[7]。虽然目前的铝-空气电池还无法像现有的化学充电电池一样进行循环充电，但我们可以通过更换铝金属电极的方式进行快速的物理 “充电”，加之铝的廉价易得，易回收无污染，这使铝-空气电池在用作动力电池上有着非常明显的优势。据悉，用铝-空气电池驱动汽车，在相同发动机重量的情况下，补充一次铝可以使汽车行驶1600km大功率同轴固定衰减器[4]；而美铝加拿大公司和以列Phinergy 公司也向大众展示了能让汽车连续行驶19小时1800km的铝空气动力电池。
局部镀锡
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