新能源汽车动力电池技术课件：锌空气电池结构原理

新能源汽车动力电池技术锌空气电池结构原理锌空气电池原理发现于19世纪末。利用锌燃料与空气中的氧化反应，锌空气电池就能输出电能并供应电机驱动电动车辆。锌空气电池具有安全、零污染、高能量、大功率、低成本及材料可再生等优点，因此被认为是电动汽车的一种理想动力电源。任务描述遵守职业道德，树立正确的价值观;引导崇尚劳动精神，逐步提升服务社会的意识;弘扬工匠精神，塑造精益求精的品质;培养协同合作的团队精神，自觉维护组织纪律。能够识读锌空气电池的工作原理图;能够描述锌空气电池的主要特点及应用场合。能够掌握锌空气电池定义及特点;能够掌握锌空气电池的结构及工作原理。知识目标技能目标素养目标学习目标010302锌空气电池也称为锌-氧空气电池，是一种体积小、电荷容量大、质量小、能在宽广的温度范围内正常工作、无

腐蚀且工作安全可靠的环保电池。知识准备一、

锌空气电池概述锌空气电池过去的几十年中，锌空气电池在一次性碱性电池的负极材料中发挥了重要

作用，并与一系列正极活性物(包括镍、氢和空气)结合使用。与传统电池相比，锌空气电池具有更高的能量密度，是目前市场上使用的化学电池之一。知识准备一、

锌空气电池概述根据其充电的方式及在电动车辆应用的特点，锌空气电池可分为三类：直接再充式锌空气电池、机械充电式锌空气电池以及注入式锌空气电池。知识准备1.锌空气电池的分类一、

锌空气电池概述(1)直接再充式锌空气电池直接再充式锌空气电池容易出现电极变形、枝晶生长、自腐蚀及钝化等现象，导致电极失效。因此，直接再充式锌空气电池的应用受到了一定的限制。知识准备1.锌空气电池的分类一、

锌空气电池概述(2)机械充电式锌空气电池机械充电式锌空气电池是指在电池完全放电后，将电池中用过的锌电极取出，换入新的锌电极，或者将整个电池组进行完全更换，整个过程控制在较短的时间内(3~5min)。使用过的锌电极或锌空气电池可在专门锌回收利用厂进行回收再加工，实现绿色环保无污染生产。知识准备1.锌空气电池的分类一、

锌空气电池概述(3)注入式锌空气电池注入式锌空气电池是将配制好的锌膏源源不断地通过挤压或压力输送至电池内，同时将反应完毕的混合物抽取到电池外，这样在电动车辆上应用时电池系统只需携带盛放锌膏的燃料罐，燃料罐加注足够的锌膏燃料就可实现车辆的连续行驶。知识准备1.锌空气电池的分类一、

锌空气电池概述(1)容量大锌空气电池的空气电极的活性物质——氧气，来自周围的空气，材料不占用电池空间，在相同体积、

质量的情况下，锌空气电池就储存了更多的反应原料，因而容量就会高出很多。知识准备2.锌空气电池的优点一、

锌空气电池概述(2)能量密度高锌空气电池的能量密度理论可达1350W·h/kg，目前已研制成功的锌空气电池比能量已经可以达到200W·h/kg以上，是铅酸电池的5倍。知识准备2.锌空气电池的优点一、

锌空气电池概述(3)储存寿命好锌空气电池在储存过程中均采用

密封措施，将电池的空气孔与外界隔

绝，因而电池的容量损失极小，

储存寿命好。知识准备2.锌空气电池的优点一、

锌空气电池概述(4)价格低廉阴极活性物质——氧气，来自空气，除了空气催化电极之外，不需要任何高成本组件；阳极活性物质——锌，来源充足，资源丰富，价格便宜，并且锌可回收利用，价格可进一步降低。知识准备2.锌空气电池的优点一、

锌空气电池概述(5)绿色环保锌空气金属燃料电池负极物质放电完毕后变成氧化锌，可通过电解还原成锌。在使用完毕后，正负极物质容易分离，便于集中回收，对于某些不便回收的场合，由于锌空气金属燃料电池内无有害物质即使抛弃也不会造成环境污染。知识准备2.锌空气电池的优点一、

锌空气电池概述(1)

使用成本相对高

，充电过程相对复杂锌空气电池通常都是机械充电方式，所以要求将锌电极取出并在专用充电槽中充电。只有专业人员才能进行以上操作，这给锌空气电池的使用带来了麻烦，同时也提高了人工费用，造成实际运行成本的附加值的增加。知识准备3.锌空气电池的缺点一、

锌空气电池概述1(2)

实际使用寿命短锌空气电池的实际使用寿命只有1~2年，这主要是电池的结构带来的影响。比如，电池的外壳是由塑料包覆空气电极而成，并不是完整的塑料槽，这给电

池的密封带来了困难，不少电池在使用一定时间后就出现漏液现象。其次，锌空气电极必须制成多孔状，多孔的电极在吸附氧气的同时也吸附部分二氧化碳，使电解液碳酸盐化，致使电池的效率大大下降。知识准备3.锌空气电池的缺点一、

锌空气电池概述2(3)

批量生产加工工艺不够成熟目前锌空气电池的批量生产加工工艺仍然有技术限制，这主要是由于锌空气电池的催化膜和防水透气膜的制造，大多需要半机械操作，存在一些手工因素，就导致电极性能有差异。知识准备3.锌空气电池的缺点一、

锌空气电池概述3锌空气电池主要由空气电极、电解液和锌阳极构成。空气中的氧为正极活性物质，金属锌作为负极活性物质，多孔活性炭作为正极，铂或其他

材料作为催化剂，使用碱性电解质。二、锌空气电池的结构与原理知识准备锌空气电池的结构氧气经多孔电极扩散层扩散到达催化层，在催化剂微团表面的三相界面处与水发生反应，吸收电子，生成OH−

，阳极的

锌与电解液中的OH−发生电化学反应，生成ZnO和H2O，并释放出电子，电子被集

电层收集起来，在外电路中产生电流。反应式为：O2

+2H2

O

+4e−

4OH

−二、锌空气电池的结构与原理知识准备锌空气电池的工作原理锌空气电池相当于燃油车辆的油箱，在电动车辆上只有被充装了锌燃料后，才构成为锌能源。锌燃料放电后变成氧化锌

，其可在电沉积成套专用设备中再生还原为锌燃料。因此，锌能源发电所消耗的不是锌燃料，而是电能。锌燃料只是电能的载体。二、锌空气电池的结构与原理知识准备加工氧化锌成为锌燃料所需的交流电能，可来自水能、风力、太阳能光伏、燃煤发电厂或输配电网等多种来源。因而，锌燃料可离网运载已成为直流电能的交流电能。其加工氧化锌生成锌燃料或再生锌燃料的过程