未来绿色储能：金属空气电池

■沐 宸 贾 昊

近日，国外研究人员公布一种金属空气电池的“燃料可补充”方案。这一消息引起外界对金属空气电池的重新关注。

国外研究人员开发的金属空气电池模型。

目前大规模使用的各种电池，都存在各自的短板。例如，铅酸电池重量体积大、能量密度低、使用寿命短，且含有对人体和环境有害的重金属铅；锂离子电池虽然在电子设备和新能源汽车上大量应用，但存在易燃易爆、功率密度不高等缺点，生产使用成本也相对较高。长期以来，人们一直在寻找一种更理想的电池。

金属空气电池是以较活泼的金属，如锌、镁、铝等作为电池负极活性材料，以具有催化活性的空气电极作为正极，再加上合适的电解液构成的新型电池。其能量密度是锂离子电池的3至4倍，且安全性更高。金属空气电池主要有锌空气电池、镁空气电池和铝空气电池等，工作原理相同，即负极金属提供的电子通过外电路传输到正极与空气中的氧气结合，从而形成导电通路。

理论上，金属空气电池具有能量密度大、蓄电量高、结构简单、安全性好、制造、使用、回收过程无有害物质释出等特点，被认为是“面向21世纪的绿色能源”。目前已有少量金属空气电池，如铝空气电池、镁空气电池用作纽扣电池、应急电源等小型供电设备，但要走向规模化应用，还需克服诸如功率小、续航时间短，空气电极侧的氧气获取速度慢等难题。

长期以来，多国科研人员针对这些问题进行技术攻关。2014年，加拿大与以色列研究人员联合开发出一种具有超级续航能力的铝空气电池技术，其续航时间大大变长。此次国外研究团队通过为电池补充液态金属的办法，解决了金属空气电池中的金属与空气反应耗尽后的补给问题，使电池实现长时间使用。

总体看，目前的金属空气电池仍处于商业化早期阶段，大多数技术还停留在实验室研究阶段，部分技术初步具备规模化应用潜力。未来，随着技术不断完善与成熟，金属空气电池将给人类的生产生活带来极大便利。