自制一种消耗式大容量电池 连续放电5小时

woaifeiji

记得以前看过《舰船知识》 里有一期介绍过法国的一款电动鱼雷，速度可以达到50节。 这是使用一款叫做“海水鱼雷”的电池，由银片做阳极铝片做阴极的电池，也叫做一次性银铝电池，使用氢氧化钾粉末作为电介质，使用海水溶解······ 氢氧化钾可以溶解氧化铝外衣使得铝片连续反映······

    后来我试着做了一个，当然，使用的不是银片而是铜片，如果使用银片，那么电位差会高一些。当时自制了这个电池起了个名字叫做“铜铝一次性电池” 电压，电流，都没有测量过。电极大小大约为3×8×0。2CM 连接了一个380马达连续运转了6个小时，直到铝片完全溶解变成氢氧化铝·····当然，期间有很多氢气产生····不过估计每分钟放出的氢气量不到20CC·所以没有什么燃烧的可能性。


     后来还接连用锌片等作为阴极材料，当然，电解质就不是氢氧化钾了，我用的是10％的硫酸加入2％的高锰酸钾，作用在于去除阴极上产生的氧化物和气泡。······


    如果和现有的锂电池的容量对比估计容量会大出好几倍，只是内阻过大所以放电电流受限。 再这里和大家分享这个，当然也期望引起大家兴趣改进一种内阻更小的电池作为长时间放电电源·····:em24:

netcat

小心哪！！！！呵呵，楼主真的很厉害！

王立刚

楼主真的很厉害！

切风40.83

估计电流不大吧。我有次在电视里看到 铝镓合金 放到水里立刻就能产生大量的氢气，不知楼主对此有无兴趣，我问了好多地方都没有金属镓卖。

Don-QuixotE

估计电流不大

easy123110

要是做成跟铅酸电池规格相近的电池，不知道性价比会怎么样？

如，12V14AH，我在赛格一熟识商家拿才105元一个。

woaifeiji

原帖由 切风40.83 于 2009-1-26 19:10 发表
估计电流不大吧。我有次在电视里看到 铝镓合金 放到水里立刻就能产生大量的氢气，不知楼主对此有无兴趣，我问了好多地方都没有金属镓卖。

不一定需要金属镓，因为氢氧化钾不仅可以溶解氧化铝外衣，更是一种不错的电介质，比如镍氢电池里就是氢氧化钾做为电解液的。 如果没有较好的电解液，水的电阻是很大的。

woaifeiji

原帖由 easy123110 于 2009-1-26 20:43 发表
要是做成跟铅酸电池规格相近的电池，不知道性价比会怎么样？

如，12V14AH，我在赛格一熟识商家拿才105元一个。

其实我说的这种一次性电池和空气－金属电池有许多相似之处。 比如好几年前北京在3万两残疾人使用的电动三轮车中就使用了 锌－空气电池  使用空气中的氧做为正极，锌做为负极。和一般的锌干电池不同的是，锌－空气电池里所有的锌都会参与反映，而干电池只是锌表面参与反映，所以容量的差别可想而知。 这样的反映可以比喻成 金属负极就相当于燃料汽油了······可以说是在“慢性燃烧” 呵呵。

   当然，铝的活性排在锌之前。这对电池性能有好处，又比如锂电池的锂负电位是金属中最高的····所以单片电压最高。 具体的参考有 《空气电池》 一书， 网上也有很多介绍。

   如果和铅酸电池对比，可比性不是很大，因为种类不同，一个是蓄电池，一个是一次性电池······如果做为需要大容量的应急电源来说，重量和容量上金属一次性（消耗型）电池 显然胜于铅酸电池。  如果有兴趣可以模仿 法国“鳝鱼”电动鱼雷电池的做法，时速可以达到50节的电动鱼雷电池可不差哦，不过很关键的是内阻他做得很小。

    你还可以试试更廉价的方案， 比如 铁（消耗）型电池···· 实际上用铝片做为负极消耗品也不贵（对于模型来说） 比如可以做一个连续放电航行10小时的遥控船，这是锂电池做不到的。

617lyc

呵呵!这个不错!手上有10多克纯银,可试下这个

guguaigu

:em17:

ejing1998

和燃料电池比怎么样

新手老头

魔坛真是群英汇粹，什么样的人才都有啊！

woaifeiji

原帖由 ejing1998 于 2009-2-4 16:30 发表
和燃料电池比怎么样

呵呵， 有相似的地方，比如都是消耗型的，可以比喻作“金属燃料电池” ， 消耗型和非消耗型最大的不同在于，比如一般的锌干电池，只是表面的锌反应而已，消耗型就是负极的所有金属锌内外都反应完，假设表面反应的金属为2克，那么金属全部反应为20克那么很明显了。

蓝幻工作室1

楼主有没有照片和简单的图解？

woaifeiji

原帖由 蓝幻工作室1 于 2009-2-11 09:58 发表
楼主有没有照片和简单的图解？

m没拍照，因为那是N久前的事了。 前面已经说得很清楚了，我的做法就是用氢氧化钾饱和溶液做电解质，用铜片或铁片做正极，铝片做负极。正负极之间用尼龙网分隔开并绕包在一起，使得正负极之间又不能接触内部短路有不要相隔太远以减小内电阻。 氢氧化钾或氢氧化钠（烧碱）都可以用在铝做为负极的电池上。 或许还可以使用其他更加活跃的金属，关键就在于要配到合适的电解液，这个电解液要能消除电极上的气泡和氧化物，使得反应得以持续。   比如，如果你要使用铁片这样的廉价金属作为负极的话，那当然是好，不过要调配一种合适的电解液，能溶解或出去附在铁负极上由于反应生成的氧化铁······ 打个比方而已··

当年的化学还可以，现在已经交给回老师啦，慢慢摸索吧····祝你OK。   对了，至于使用什么金属，可以到图书馆看看有关电化学的书顺便翻翻化学元素表······

天狼晓月

硫酸+高锰酸钾能生成很有意思的东西.....

月光如水

刚搜了下“空气电池”，得到这样的介绍：
        一种圆柱型碱性一次锌空气电池，主要由位于中心的集流针、其周围的锌膏、空气电极、分隔锌膏与空气电极的隔膜、电池外壳、顶部设有两个小顶点的上端盖和其上面的正极触头、下端盖和负极触头构成；圆柱型碱性一次锌空气电池的制造方法包括：制作空气电极、锌电极和隔膜及电池壳的准备、样品电池的装配；本发明采用的胶粘剂显著改善了空气电极与塑料密封扣的粘接性能，解决了电池的漏液爬碱密封问题。
锌—空气电池之所以具备如此多的优点，是与其构造及工作原理分不开的。因此下面以这种电池的构造为主线对其主要优点作进一步说明。
锌—空气电池可以有各种尺寸和形状，结构不尽相同。扣式锌—空气电池中的阳极是将锌粉与电解质混合做成的胶冻，而阴极是加入催化剂的碳极。阳极中的电解质是一种导电性良好的氢氧化钾水溶液。在电池壳体上有一个孔，空气中的氧能通过它进入阴极，并在碳表面上被还原成氧离子。与此同时，阳极中的锌被氧化。
空气进入电池，发生如下电极反应：
阳极反应：Zn + 2OH- = ZnO + H2O + 2e
阴极反应：O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
总反应：2Zn + O2 = 2ZnO
此反应产生的开路电压是1.4伏，工作时的电压大小与负荷的大小和放电的深度有关。
在电池产生电力的过程中，空气必须无阻挡地进入电池，抵达阴极，并释放电荷。因此电池壳体上必须有一个或多个孔。由于在使用前就让空气进入会无谓地消耗反应物质，同时过多的水分会降低电池的性能，因此电池在使用前，孔要用胶带封起来。
由于这样一种结构和这样一种工作原理，使得锌—空气电池具有能量密度高、贮存时间长、生产成本低廉等优点。
碱性锌—锰电池与锌—空气电池在构造上的最大不同是其所用的阴极材料。众所周知，碱性锌—锰电池所用的阴极材料二氧化锰需要占据较大的电池有效空间。
而锌—空气电池的空气电极（亦称正极或阴极）主要是用一些高分子聚合物（如聚四氟乙烯）、活性炭、催化剂（二氧化锰、银、铂等）及集流体材料制成，制成品是一种能透气、不透液、能导电、有催化活性的薄膜。由于构成正极的薄膜很薄，因此在整个电池中所占的空间极小。另外，电池反应所需的氧气，可从空气中随时取用，无需储存在电池中。这样，与其他种类的电池相比，同样体积的锌—空气电池就可以用更多的空间来充填阳极材料，这就是锌—空气电池为什么会具有最高的比能量的重要原因。如果用作手机电源，待机时间长达45天左右。
由于锌—空气电池要在接触空气后才开始产生电能，一个新的锌—空气电池，只要不撕掉它的密封胶带，它就不会开始工作，因此，锌—空气电池保存时间很长。例如，胶带完好无损的新电池在室温下保存一年后，有95%的电池可以正常使用；两年后为90%；其他的试验表明4年后有85%以上的电池可以工作。
由于锌—空气电池的制造材料都比较普通，构造也不复杂，因此它的生产成本低廉，基本上与铅酸电池相等，但它的容量却是铅酸电池的5倍。圆柱形锌—空气电池的结构除正极外，基本上与碱性锌—锰电池相似，因此当其产量达到一定的规模时，其价格可以做到与碱性锌—锰电池差不多。
各种以镍为基础的可充电电池（如镉镍电池和镍金属氢化物电池）都存在所谓的“存储器效应”问题，即如果电池在充电之前不彻底放电，它就不能贮满电荷。而锌—空气电池不存在“存储器效应”，还比镍—金属氢化物电池具有更高的能量密度。日本松下公司最近推出的锌—空气可再充电电池产品PR2330适用于寻呼机。美国AER电源公司提供的锌—空气电池组（每组四只电池），可储存140Wh的能量，重800余克，能使膝上型电脑连续运行12小时，而可充电锂电池一般只能用3～4个小时。

看看红色和蓝色的描述，既然这么优秀，为什么这么少见？

月光如水

再看“铝空气电池”的介绍：
1. 铝空气电池的工作原理


　　铝空气电池的化学反应与锌空气电池类似，铝空气电池以高纯度铝Al（含铝99.99％）为正极、氧为负极，以氢氧化钾（KOH）和氢氧化钠（NaOH）水溶液为电解质。铝摄取空气重的氧，在电池放电时产生化学反应，铝和氧作用转化为氧化铝。铝空气电池的进展十分迅速，它在EV上的应用已取得良好效果，是一种很有发展前途的空气电池。


　　2. 铝空气电池的构造


　　在单体电池中以铝（Al）为正极、氧为负极，在铝空气电池两侧有一对辅助空气电极，作为铝空气电池负极，在工作时只消耗铝和少量的水。


　　3. 铝空气电池的特点


　　●　比能量大


　　铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg，目前的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg，但也是铅酸电池的7～8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。采用铝空气电池后，车辆能够明显地提高续驶里程，国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。


　　●　质量轻


　　我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh，总质量为375kg。而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg，为铅酸蓄电池质量的12％。由于电池质量大大减轻，车辆的整备质量也降低，可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。


　　●　铝没有毒性和危险性


　　铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。铝回收再生方便，回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。


　　虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。

强呀！!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!1

月光如水

再看看介绍：
    “锌空气电池是以空气（氧）电极作为正极，锌电极作为负极组成的电池。只要有充分的负极材料锌和电解液的存在，理论上说这种电池就可以不断地工作下去。”“这种电池能在零下20摄氏度的低温下工作”“通过更换电极，它在3分钟之内就可充足电”还有：

德赛推出锌空气电池

本报讯  代表全球电池产品最新技术水平的锌空气电池近日由惠州德赛能源科技有限公司推出，并在日前开幕的北京第四届中国国际电池展上初次亮相，型号包括多款德赛锌空气手机电池和五号七号锌空气电池。与目前普遍使用的镍氢电池、锂离子电池相比，使用锌空气电池，通话时间可增加五至十倍，待机时间更可长达45天以上。锌空气电池的重量比锂离子电池更轻，相对制造成本也更低廉，形成批量生产后，性能价格比更高，并且绝不含汞及其它有害物质，使用绝对安全环保，其发展前景远在目前十分流行的锂离子电池之上。德赛公司总经理冯大明介绍说，德赛能源科技有限公司作为国内一家著名的大型电池生产企业，一直十分注重跟踪世界电池领域的最新动态，目前，除尽快将锌空气电池产业化之外，德赛能源科技有限公司还将对卡片型、高能量、长寿命的动力电池进行研究与开发，以进一步振兴中国民族电池工业。 　　（张桨）

《市场报》 (2000年10月01日第二版)

注意看时间，2000年，既然这么好的东东，而且已经商品化，为什么过了这么多年我还是第一次听到，更别说买到啦。

月光如水

再来个“铝空气电池”原理图：