Baterija metal-zrak je aktivni materijal koji koristi metale s negativnim potencijalom elektrode, kao što su magnezij, aluminij, cink, živa i željezo, kao negativnu elektrodu, a kisik ili čisti kisik u zraku kao pozitivnu elektrodu.Cink-zrak baterija je najviše istražena i naširoko korištena baterija u seriji metal-zrak baterija.U proteklih 20 godina znanstvenici su proveli mnogo istraživanja o sekundarnoj cink-zrak bateriji.Sanyo Corporation iz Japana proizvela je sekundarnu cink-zrak bateriju velikog kapaciteta.Cink-zrak baterija za traktor napona 125V i kapaciteta 560A·h razvijena je metodom cirkulacije zraka i elektrohidrauličke sile.Prijavljeno je da je primijenjen u vozilima, a njegova gustoća struje pražnjenja može doseći 80 mA/cm2, a maksimalna može doseći 130 mA/cm2.Neke tvrtke u Francuskoj i Japanu koriste metodu kruženja cinkove kaše za proizvodnju sekundarne struje cink-zrak, a obnavljanje aktivnih tvari provodi se izvan baterije, sa stvarnom specifičnom energijom od 115 W · h/kg

Glavne prednosti metal-zrak baterije:

1) Veća specifična energija.Budući da je aktivni materijal koji se koristi u zračnoj elektrodi kisik u zraku, ona je neiscrpna.U teoriji, kapacitet pozitivne elektrode je beskonačan.Osim toga, aktivni materijal je izvan baterije, tako da je teoretska specifična energija zračne baterije mnogo veća nego kod obične elektrode metalnog oksida.Teoretska specifična energija metalne zračne baterije općenito je veća od 1000 W · h/kg, što spada u visokoenergetsko kemijsko napajanje.
(2) Cijena je jeftina.Baterija cink-zrak ne koristi skupe plemenite metale kao elektrode, a materijali baterije su uobičajeni materijali, tako da je cijena niska.
(3) Stabilne performanse.Konkretno, cink-zrak baterija može raditi pri visokoj gustoći struje nakon korištenja praškaste porozne cinkove elektrode i alkalnog elektrolita.Ako se za zamjenu zraka koristi čisti kisik, performanse pražnjenja također se mogu znatno poboljšati.Prema teoretskom proračunu, gustoća struje može se povećati oko 20 puta.

Baterija metal-zrak ima sljedeće nedostatke:

1), baterija se ne može zatvoriti, što je lako uzrokovati sušenje i podizanje elektrolita, što utječe na kapacitet i vijek trajanja baterije.Ako se koristi alkalni elektrolit, također je lako izazvati karbonizaciju, povećavajući unutarnji otpor baterije i utječući na pražnjenje.
2), mokro skladištenje je loše, jer će difuzija zraka u bateriji do negativne elektrode ubrzati samopražnjenje negativne elektrode.
3), upotreba poroznog cinka kao negativne elektrode zahtijeva homogenizaciju žive.Živa ne samo da šteti zdravlju radnika, već i zagađuje okoliš, te ju je potrebno zamijeniti inhibitorima korozije koji ne sadrže živu.

Baterija metal-zrak je aktivni materijal koji koristi metale s negativnim potencijalom elektrode, kao što su magnezij, aluminij, cink, živa i željezo, kao negativnu elektrodu, a kisik ili čisti kisik u zraku kao pozitivnu elektrodu.Vodena otopina alkalnog elektrolita općenito se koristi kao otopina elektrolita metal-zračne baterije.Ako se kao negativna elektroda koriste litij, natrij, kalcij itd. s većim potencijalom negativne elektrode, jer mogu reagirati s vodom, mogu se koristiti samo nevodeni organski elektroliti kao što je kruti elektrolit otporan na fenole ili anorganski elektrolit kao što je otopina soli LiBF4 koristiti se.

Baterija magnezij-zrak

Bilo koji par metala s negativnim elektrodnim potencijalom i zračna elektroda mogu tvoriti odgovarajuću bateriju metal-zrak.Potencijal elektrode magnezija je relativno negativan, a elektrokemijski ekvivalent je relativno mali.Može se koristiti za uparivanje sa zračnom elektrodom kako bi se formirala magnezijeva zračna baterija.Elektrokemijski ekvivalent magnezija je 0,454 g/(A · h) F=- 2,69 V。 Teoretska specifična energija baterije magnezij-zrak je 3910 W · h/kg, što je 3 puta više od energije baterije cink-zrak i 5~ 7 puta više od litijske baterije.Negativan pol baterije magnezij-zrak je magnezij, pozitivni pol je kisik u zraku, elektrolit je otopina KOH, a može se koristiti i neutralna otopina elektrolita.
Veliki kapacitet baterije, niska cijena i visoka sigurnost ključne su prednosti magnezijevih ionskih baterija.Dvovalentna karakteristika magnezijevog iona omogućuje nošenje i skladištenje više električnih naboja, s teoretskom gustoćom energije 1,5-2 puta većom od litijeve baterije.U isto vrijeme, magnezij se lako ekstrahira i široko je rasprostranjen.Kina ima apsolutnu prednost u pogledu resursa.Nakon izrade magnezijske baterije, njezina potencijalna troškovna prednost i atribut sigurnosti resursa veći su od litijeve baterije.Što se tiče sigurnosti, magnezijev dendrit se neće pojaviti na negativnom polu magnezijeve ionske baterije tijekom ciklusa punjenja i pražnjenja, čime se može izbjeći da rast litijevog dendrita u litijskoj bateriji probije dijafragmu i uzrokuje kratki spoj baterije, požar i Eksplozija.Gore navedene prednosti čine magnezijsku bateriju velikim razvojnim izgledima i potencijalom.

S obzirom na najnoviji razvoj magnezijskih baterija, Qingdao Institut za energiju Kineske akademije znanosti postigao je dobar napredak u magnezijevim sekundarnim baterijama.Trenutno je probio tehničko usko grlo u procesu proizvodnje magnezijskih sekundarnih baterija i razvio jednu ćeliju s gustoćom energije od 560Wh/kg.Električno vozilo s kompletnom magnezijskom zračnom baterijom razvijeno u Južnoj Koreji može uspješno voziti 800 kilometara, što je četiri puta više od prosječnog dometa trenutnih vozila s litijevim baterijama.Niz japanskih institucija, uključujući Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Sveučilište Tohoku u Japanu, grad Rixiang, prefektura Miyagi i druge industrijske-sveučilišne-istraživačke institucije i vladine službe aktivno promiču istraživanje velikog kapaciteta magnezijske zračne baterije.Zhang Ye, istraživačka skupina Modernog inženjerskog fakulteta Sveučilišta Nanjing i drugi dizajnirali su dvoslojni gel elektrolit, koji je ostvario zaštitu magnezijeve metalne anode i regulaciju produkata pražnjenja, te dobio magnezijsku zračnu bateriju visoke gustoće energije ( 2282 W h · kg-1, na temelju kvalitete svih zračnih elektroda i magnezijskih negativnih elektroda), što je daleko više od magnezijske zračne baterije sa strategijama legiranja anode i antikorozivnog elektrolita u trenutnoj literaturi.
Općenito, magnezijska baterija trenutno je još uvijek u preliminarnoj fazi istraživanja i još je dug put do promocije i primjene velikih razmjera.