电池的阳极是什么材料阳极和阴极都是由什么材质做的,为什么呢?
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电池一般叫正极和负极,他们对应的正好相反就是阴极和负极.一般在电解的过程中才称为阳极阴极.充电电池的充电过程就是个电解反应.给你提供几种参考镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极,CdO作为负极,碱液（主要为KOH）作为电解液,镍镉电池充电时,正极发生如下反应 Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O 负极发生的反应：Cd(OH)2 + 2e → Cd + 2OH- 总反应为：2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→ 2NiOOH+ Cd+ 2H2O 放电时,反应逆向进行NiOOH + H2O + e→ Ni(OH)2 + OH- Cd + 2OH- + 2e→ Cd(OH)2 充电时,随着NiOOH浓度的增大,Ni(OH)2浓度的减小,正极的电势逐渐上升,而随着Cd的增多,Cd(OH)2的减小,负极的电势逐渐降低,当电池充满电时,正极、负极电位均达到一个平衡值,二者电势之差即为电池之充电电压.镍氢电池的电化学原理是什么?镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液（主要为KOH）作为电解液,镍氢电池充电时,正极发生反应如下：Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O 负极反应：MHn + ne → M + n/2H2 放电时,正极：NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 + OH- 负极：M + n/2H2 → MHn + ne锂离子电池的电化学原理是什么?锂离子电池正极主要成分为LiCoO2负极主要为C充电时 正极反应：LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 负极反应：C + xLi+ + xe- CLix 电池总反应：LiCoO2 + C Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应.关于为什么就难一句两句说清楚.建议买个专业书刊.其实电池就是根据物质之间的电位差做成的,任何金属都有相对电位差.如何组合最好就是需要选择的,我们现在选择的电池就是比较适用的
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铝电池阳极材料的开发与应用
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Phinergy铝-空气电池可以有效提高电动汽车的续航里程，其中联合开发协议中具体业务范围主要包括新材料、新工艺以及零部件等领域，此次联合开发的目的就是为了尽快地推动铝-空气电池的商业化进程。
盖世汽车网2月12日报道 日前，在2014年亚特兰大先进汽车电池会议（Advanced Automotive Battery Conference）上，美国铝业公司与以色列Phinergy公司就Phinergy铝-空气电池的进一步研发问题签订了联合开发协议。Phinergy铝-空气电池可以有效提高电动汽车的续航里程，其中联合开发协议中具体业务范围主要包括新材料、新工艺以及零部件等领域，此次联合开发的目的就是为了尽快地推动铝-空气电池的商业化进程。美铝公司（Alcoa）是世界领先的氧化铝、电解铝和铝加工产品的生产商。以色列Phinergy公司作为金属-空气电池研发的领导者，其主要产品包括铝-空气电池以及锌-空气电池等。铝-空气电池优缺点明显铝-空气电池作为非充电电池，其早在20世纪60年代便已问世，其具有非常高的能量密度。铝-空气电池由催化空气阴极、电解质和金属铝阳极组成，其理论能量比为8.1千瓦时/千克，仅次于锂-空气电池的13.0千瓦时/千克。然而，由于铝-空气电池在放电过程中阳极腐蚀会产生氢，这不仅会导致阳极材料的过度消耗，而且还会增加电池内部的电学损耗。这严重阻碍了铝-空气电池的商业化进程。以往解决以上问题的方法主要是将高纯度金属铝中掺杂特定的合金元素以提高金属铝阳极耐腐蚀性，或者在电解质中添加腐蚀抑制剂。美铝公司执行副总裁兼首席技术官Raymond Kilmer博士表示：“目前，汽车行业正在寻求一种可以替代传统汽油的全新零排放无污染能源，而Phinergy铝-空气电池可以保证汽车具有良好的巡航里程，因此该Phinergy铝-空气电池是最有可能替代传统汽油实现零排放无污染的新能源。”Phinergy公司表示，其已开发出一种金属铝阳极专有生产工艺，该工艺可以提高金属铝的能量利用，并降低不必要的化学反应能量消耗。Phinergy公司还表示，其还开发了一套先进的电池管理系统，其目的是为了提高电池的能量利用。对抗腐蚀，大幅提高电动车续航里程Phinergy公司表示，其Phinergy铝-空气电池的空气阴极配备有专用的银基催化剂，其采用了独特的创新结构，该结构可以使氧气顺利通过，而可以将二氧化碳阻隔在外。通过该创新结构，Phinergy铝-空气电池的空气阴极可以有效避免电极的碳化问题，其工作寿命也因此可以达到数千小时。Phinergy铝-空气电池工作时，其内部的金属铝反应变为氢氧化铝。而氢氧化铝可以经过铝厂加工进行回收利用，这样便可以实现可持续利用。根据Phinergy公司介绍，其Phinergy铝-空气电池中共包含50块铝板，其中每一块铝板所产生的能量都可以单独驱动汽车行驶20英里，因此整个Phinergy铝-空气电池的续航里程可以达到1000英里（约合1600千米）。另外，Phinergy铝-空气电池也已经成功集成应用到了电动汽车展示中。除应用在电动汽车行业中外，Phinergy还表示其金属-空气电池还可以应用于固定能源应用，如医院、数据中心用商业应急发电机，通用发电机以及可移动房屋、无人驾驶汽车等国防应用等。同时，由于Phinergy铝-空气电池还具有可持续、高能量密度等特点，其还可以作为第一能源使用。因此，根据协议Phinergy公司正在和美国铝业公司进行合作开发以上应用技术。其中参与该项目的美国铝业公司事业部位于彼得堡郊外的美国铝业技术中心，该技术中心是世界上最大的轻金属研究机构。
本文来源：盖世汽车网
作者：Carlos
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宁波材料所：成功研制镁空气电池样机
中国科学院宁波材料所在优化阴极空气扩散电极的结构与制备工艺，以及开发高性能的锰氧化物氧还原催化剂的基础上，成功研制出1000Wh镁空气电池样机。
　　OFweek网讯：金属空气电池具有原材料丰富、安全环保、能量密度高等一系列优点，被称为&面向21世纪的新型绿色能源&，具有良好的发展和应用前景。金属空气电池的阳极为活泼金属(如Mg、Al与Zn等)，放电时金属M被氧化成相应的金属离子Mn+；电解液为碱性或中性介质，如KOH或NaCl水溶液；阴极活性物质为空气中的O2，放电时O2被还原成OH-。由于O2可完全依靠电池外部供应，不需要储存在电池内部，因此金属空气电池的阴极材料实质为促使O2还原的催化剂。开发金属空气电池首先需解决的问题是阴极空气扩散电极的制备和高性价比氧还原催化剂的合成。　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力工程实验室在优化阴极空气扩散电极的结构与制备工艺，以及开发高性能的锰氧化物氧还原催化剂的基础上，成功研制出1000Wh镁空气电池样机，详见图1所示。该电池由5个单体电池串联而成，以AZ31镁合金为阳极，以10%的NaCl溶液为电解液，以上述空气扩散电极和锰氧化物催化剂为阴极。该镁空气电池的外观尺寸为200&150&150 mm3，重量为2.3 kg，能量密度可达430 Wh/kg，最大输出功率可达80W，其单体电池的I-V曲线如图2所示。　　在镁空气电池的研究基础上，研发团队正在开展铝空气电池的研发工作，拟通过解决铝空气电池的析氢问题，以及开发高功率密度的氧还原催化剂，研制出高功率密度的动力型铝空气电池。目前，研发团队已在金属空气电池领域申请发明专利6项，实用新型专利1项。图1 1000Wh镁空气电池样机演示图图2 镁空气电池样机中的单体电池放电曲线　　目前，很多数码产品使用的都还是锂电池。锂电池是使用锂金属或离合金为负极材料、非水电解质溶液电池，相对此前的镍氢电池拥有更大容量、更好稳定性及反复可充放特性，经过多年发展已经颇为成熟，几乎目前所有的消费级锂电池都由阳极石墨制成。至于缺点，通过经常起火、爆炸的新闻报道，我们也已经了解，锂电池在发生短路、过热情况下，非常容易失控爆炸，这也是为什么我们倡导用户使用原装电池、充电器、数据线，防止锂电池短路。　　基于锂电池的改进技术更有望率先登陆市场，我们有望在几年内使用到充电速度更快、更加耐用和安全的锂电池。而镁电池作为完全不同的电池类型，具有较好的商业化前景，可应用为野外供电电源、移动电源、备用电源和应急电源等。但仍尚需时日完善，一旦成功，电子设备的下一次革命便会到来。
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广东省/深圳市锂空气电池的工作原理究竟是什么？
请详细讲解(包括化学反应原理,电池结构,最新进展,可应用领域,未来发展前景,优点和缺点,与类似产品的比较,生产和使用过程中可能产生的污染等并分点讲解)并尽量附上实物图片,谢谢.
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这是一个超大的忽悠坑。今天有点空，让我来毁一毁这个坑。锂空电池在几乎所有懂电池/电池行内人看来，纯属一个忽悠概念的烂坑。当然，为了research忽悠些钱还是可以的，应用吗？？咱不提好吗？锂电内大牛之一Jeff Dahn以不客气出名（不过这只是针对行内老板级人物，他对学生可很好），把锂空批得狗血淋头，他有个评价锂空的ppt一搜就有，应该去看看什么才是小李飞刀。他因为懂电池，所以每一刀都杀到致命要害处，我来挑几个摆摆：1. 锂空电池那高得吓人的比容量是纯扯淡，因为这是基于Li和O2这种质量几乎无算的物质算出来的，你拿一个小小数当分母，当然会除出来一个巨大的数字，这小学生都会玩。但是电池的真正容量要算就要老老实实算上所有的电极组件（这还不包括把纯氧从空气中分离出来的设备，或者纯氧钢瓶的质量，这些咱下面再说），Jeff Dahn一算，哈哈，并不比LiCoO2高多少。牛皮被彻底踢爆。君不见后来苏格兰那位坏了名声的锂空“大牛”也只好扭扭捏捏地把Au电极的质量也算进去了，Au有多重多贵，做电池是给土豪专用的吗？（不过人家依然发在Science上，不服不行），结果容量现在捏去了水分就只有500多了（用了Au你还想要多少）。2. 锂空还是锂-纯氧？这是两个巨大不同的概念。锂空概念股忽悠的是可以用免费的空气实现巨大的容量，这简直就是另一个神奇的水变油！但事实是必须用纯氧，你不知道氮气也会和锂反应吧，而且是不可逆的，那么空气中多少氮气啊？所以做锂空的人大脑会自动过滤去”如何有效可靠地从空气中分离出纯氧“这个问题，这是一个一直以来极其具有挑战性的问题，如果可以实现非常高效低成本地从空气中分离出纯氧，那么很多能源问题就解决了，还费劲巴基地搞什么电池？对了，由于锂空体系出了名的活泼（等下讲），一般必须用高纯氧，一般纯氧里面有点点水啊什么的，那你就等着和锂电极或电解液反应吧。想象一下以后汽车上载一个高纯氧的大钢瓶，这是在做火箭吗？3. IBM当年不知道被哪个作孽的给忽悠了，砸了一堆钱在锂空项目上。但是去年整个项目被全部连根铲掉，那个领头的去了伯克利当发考题。其实IBM还是真正的业界良心，人家静下心来好好研究了一番，结果最终发现----尼玛！是谁把我们带到这个遭瘟的大坑里来了。事实是，这个体系比以前想象的要复杂太多，太多副反应，Li2O2、电极、电解液之间都有复杂的副反应，尤其是充电的过程，理应释放出O2，但是IBM测了很多不同电解液和电极体系发现很多其实并不是原来声称的那样。很多原来发表的文章现在看来其实都是电解液的副反应，错得离谱！那一堆堆的文章，很多人大名都署在上面，比如苏格兰的那位，本来是业界大牛，结果一不小心老了老了晚节不保了。虽然大家相信这都是“诚实的错误”不是学术腐败，但不严谨的帽子大家心里早就给老人家戴上了。确实很匪夷所思，那时锂空吹得那么火，文章发的一堆堆，为什么就没有人稍微看一看究竟电极反应的产物是什么呢？只要照一个红外，大学本科生都能做，就能看到那一堆电解液副反应的产物（如碳酸盐）。结果大家竟然都想当然地以为就是应该像想象中的反应一样进行，这是什么鬼科研思维。后来苏格兰的那位还在发，去年还有篇Nature Chem，用TTF做redox mediator，说是可以解决充电过程中overpotential的问题（他们竟然用的是众所周知对锂不稳定的DMSO作为电解液），当然，大家都重复不出来他的结果。我和IBM那个被忽悠后去伯克利当发考题的大哥聊了一次，发现他们在被IBM砍掉前也重复过了，结果也郁闷地发现用TTF甚至比不用释放的氧气还少，证明TTF也在参与副反应，然后他们就没有然后了。我说我们其实也听说加了TTF电解液颜色都变了，然后我们默默无言以对。。。我们在对方眼中都看到了一千批驼羊同时飞过。所以现在新兴一个奇葩锂空方向是来给锂空电池系统找各种奇葩缺陷，这种“找错误”的游戏也竟然发了不少文章那！很多文章还确实不错，各种技术手段用起来一测，哈，发现这个锂空可真有意思，什么副反应都有。不过这些文章最起码更靠谱一些，能给不知水深水浅的菜鸟们提个醒，别一不小心掉到坑里。掉到这个坑里最著名的人是前DOE掌门人Steven 朱，人家是搞物理的，作为拿过诺奖的大牛，不知被哪个缺德的给忽悠了，有一阵子天天吹锂空（直听得下面一堆做电池的行内人一身汗加一身汗）。不过还算被劝得快，后来不怎么太提了。还好没怎么被共和党抓住鞭子，否则又会像那个破产的太阳能公司一样，借批朱给奥观海一个好看。4. 锂负极的问题，所有锂空的概念如果可行的话，都要基于锂金属可以作为负极材料。但是锂金属做负极早在20年前就被工业界抛弃了，因为有枝晶生长造成短路让电池变燃烧弹的可能。现在为了炒锂空概念又倒回去了，所以Jeff Dahn 说：Am I a dinosaur? 锂负极的问题不解决，锂空根本不能用；反之，如果锂负极的问题解决了，锂空就能用了吗？未必，分离纯氧、一堆副反应还等着你呢。再说如果锂负极问题解决了，那么很多现在的锂离子电池就可以直接换装锂负极，性能会大大提高，为啥要弄你那个又不可靠又要背氧气瓶的锂空呢？5. 锂空概念如果除去基础科研的意义，那就是一个很烂的忽悠坑。珍惜生命，远离锂空
没想到上了知乎微博，受宠若惊，有些朋友对我的一些看法可能有些误解，不在原文中修改，在前面提出来。其实，大部分做这个的主要是两个方向，锂离子电池和燃料电池，国内很多组做的就是把锂电池的电解质和碳材料放到了锂氧电池中，当然，很明显这是二次电池，在文章末尾略带吐槽的说做成一次电池，确有不准确的地方，再次重申。其实锂离子，锂空，锂硫的东西大同小异，很多东西可以借鉴，如果需要搞这方面研究，可以将这几种文章综合起来看，也是刚刚开始研究里电池这块，才疏学浅，望各位大牛斧正！———————————————————修改的分割线——————————————————我将以Nature Materials上综述文章为主体，加上我自己的一些理解为您解答。原文《Li–O2 and Li–S batteries with high energy storage》如果有兴趣可以去看看这篇文章，写得很不错。至于你说生产什么的，这还只是一个概念，这些东西还只是可能实现，就在这里不论了。一、概述锂空气电池，更准确的称呼应该是锂氧电池（Li-O2），它是一种基于金属与空气化学能转换电能的电池。在这种电化学型的电池由诱导的氧化锂的阳极和氧气阴极组成。电极反应总式分为含水电解质反应和无水电解质反应如下图（包括各类锂电池放点图示）：以及比容量图示（锂氧、锂硫、锂离子电池、锌空电池对比）：以及比容量图示（锂氧、锂硫、锂离子电池、锌空电池对比）：很明显， 锂氧和锂硫电池的比容量明显高于锂电池这是由于用于锂氧电池的Li2O2和LiOH在锂电池的质量分数远大于LiCoO2。下图是描述用各种电池驱动汽车的行进的里程，蓝色代表已经实现，褐色代表正在进行生产研究中，红色代表(R&D=research&development）科学研究中。下面的横条表示的是各种电池每千瓦时需要花费的钱。这里面锂电池160km的数值是有由Nissan Leaf给出的，而锂氧的550km是根据Sion Power关于锂硫电池的数据推导出来的。二、化学反应对于含水电解液和不含水电解液，放电时反应都一样，Li→Li+，正极的金属锂氧化释放锂离子至电解液，充电时则相反。在正极，氧气进入阴极的多孔材料，融入孔洞的电解液中并和表面接触发生还原反应。在这里就要区分含水电解液和不含水电解液了，在不含水电解液中O2形成O2（2-）[小括号表示得到电子]，并和Li+形成Li2O2（最终产物），在含水电解液中Li2O2进一步反应生成LiOH。[也有些作者称可以得到Li2O，这可以提高容量，但这不利于充电反应进行，后面还会说到]下面对无水电解质和含水电解质分开来说：1、无水电解质隔膜需要满足条件：隔绝空气中的CO2和H2O防止其反应生成LiOH和LiCO3使反应不可逆。 电解液（现在研究的比较多）非水性锂空气电池的电解液主要作为传导离子、传输氧气的载体，其性能需要满足如下基本条件：（1）在充放电过程中，具有较高的稳定性。（2）具有高的氧气溶解性和氧气扩散系数（较低的粘度）；（3）具有低的吸水性和挥发性；（4）具有高的离子传导性；（5）具有合适的接触角（电解液与碳表面）。参考锂离子电池电解液（一般研究还是主要为LiPF6 in EC：DEC=1:1），其余的诸如GC(glass-ceramic)材料与 PC(polymer-ceramic)材料制成的层状织膜固体聚合物电解质，LiTFSI-PMMITFSI–silica–PVdF-HFP等等有兴趣可以google学术下。2、含水电解质虽然非水性电解液解决了水与负极锂副反应的产生，然而其反应产物 Li2O2不溶于电解液，逐步堵塞正极的孔隙，减少反应界面面积，阻碍反应物扩散至反应界面，从而阻止反应的进一步进行，使实际获得的比容量低于其理论值，同时还导致锂空电池循环性能较差等不良结果。一些科学家提出含水电解液。它的理论密度低于无水型电解质但实际实验暂高。电解液：目前试验常见的电解液为 LiOH 和 CH3COOH 溶液。电解液：目前试验常见的电解液为 LiOH 和 CH3COOH 溶液。两者共同：正极主要由多孔碳材料、催化剂和粘结剂组成。总的来说，其正极应满足以下基本条件：(1)碳材料具有足够高的活性表面区域(2)碳材料具有合适的孔隙尺寸和足够高的孔隙率；(3)催化剂对于氧气还原具有较好的催化活性；(4)粘结剂具有较好的特性。负极材料研究：负极锂保护膜的研究。防止其与O2和CO2反应生成副产物，对于有水体系可能更需要注意，正极侧水性电解液中的水分对于负极锂来说威胁较大，不过要是以后用于研究，这个也是必须要面临的问题。催化剂研究见下图：图中是首次恒流充电的比容量和电压关系图。可以明显的看到各种催化剂的效果。图中是首次恒流充电的比容量和电压关系图。可以明显的看到各种催化剂的效果。可应用领域电池怎么用他怎么用。未来发展前景锂空气电池技术需要解决的问题主要有：防止使用两种电解液的隔膜慢性渗漏；提高有机电解液的可使用温度；找到可取代目前使用的金和白金触媒剂；更换锂燃料时，如何防止水气侵入引起爆炸；如何循环未用完的锂和氢氧化锂；如何降低循环氢氧化锂的能耗。 对于他的发展我个人持保留意见，觉得研究的噱头大于实际。现在研究这个的很多组，大部分是从燃料电池转行去的，把燃料电池的一些东西放上去，直接往一次电池上面做，然后锂枝晶的问题怎么解决，更别提往二次上面去做了，主要是为了那科研经费吧。往生产实际上说，其实很多组还杂用Pt作为催化剂，电解液的挥发与污染还没有很好的解决，现在大部分还在做基础研究，要应用和生产可能是十几年或者几十年的东西，远没有锂离子电池的各项研究实际当然也有国外的很多企业和研究者在做这个事。蓝色巨人计划利用纳米隔膜开发水纯净系统，以便将空气中的氧气与水等物质隔离开来。IBM的纳米结构经验还可以让它将电池中的氧分配到每个电池单元中去，由此防止堵塞。超级计算机则可以进行建模方面的研究，使单个原子能够通过电池中纳米隔膜。优点和缺点,与类似产品的比较上文已有描述，不再赘述。以上是基于文献和现实报道以及自己看到东西的整理和个人见解，个人水平有限，欢迎讨论！
为什么叫金属-空气电池？以锂-空气电池为例，要搞清楚这个问题，先来看看锂离子电池（即现在常见的锂电池）与锂空气电池的区别。下图为锂离子电池在充放电时电池内部状态示意。传统锂离子电池中，正极是碳，而负极则是由不同的过渡金属氧化物组成，比如钴、镍、锰等。两个电极都浸泡在溶有锂盐的电解液中。在充放电时，锂离子会从一个电极向另外一个电极移动。移动的方向根据根据电池状态的不同，充电或者放电，而不同。在充放电时，锂离子最终会嵌入到电极材料的原子层，因而最终电池的容量大小取决于有多少材料能够容纳锂离子，即由电极的体积与质量决定。锂离子电池锂-空气电池有所不同。在金属-空气电池中，发生的是电气化学反应。在放电过程中，含有锂的正极释放出锂离子，锂离子向负极移动，并在负极表面与氧气发生反应，形成过氧化锂（Li2O2）。锂离子、电子与氧气是在多孔碳形成的负极表面产生反应，因为化学反应并非发生在负极上，最终容纳锂离子的并非是负极材料，因而电池的容量与负极材料的体积或质量并没有太大关系，只要有足够大的表面积即可。也就是说，锂-空气电池的容量并不是由电极的体积与质量决定，而是电极的表面积。这就是为什么在锂空气电池中，质量很小的电极也能够储存大量的能量，从而得到较高的能量密度。锂-空气电池当然，除了能量密度之外，成本也是一个很重要的考虑因素。电池的售价目前在200-300美元/千瓦时，如果按每千瓦时能跑5-6公里计算的话，800公里需要一个150千瓦时的电池，就需要3万-4.5万美元。而一辆宝马2系的汽车也只需要3.3万美元。所以，如果想要量产的话，每千瓦时的价格必须下降到100美元以下。
锂空是坑吗
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