Baterai logam-udara adalah bahan aktif yang menggunakan logam dengan potensial elektroda negatif, seperti magnesium, aluminium, seng, merkuri, dan besi, sebagai elektroda negatif, dan oksigen atau oksigen murni di udara sebagai elektroda positif.Baterai seng-udara adalah baterai yang paling banyak diteliti dan banyak digunakan dalam seri baterai logam-udara.Dalam 20 tahun terakhir, para ilmuwan telah melakukan banyak penelitian tentang baterai seng-udara sekunder.Sanyo Corporation Jepang telah memproduksi baterai seng-udara sekunder berkapasitas besar.Baterai zinc-air untuk traktor dengan tegangan 125V dan kapasitas 560A·h telah dikembangkan dengan menggunakan metode sirkulasi udara dan gaya elektro-hidraulik.Dilaporkan bahwa itu telah diterapkan pada kendaraan, dan kerapatan arus pelepasannya dapat mencapai 80mA/cm2, dan maksimum dapat mencapai 130mA/cm2.Beberapa perusahaan di Prancis dan Jepang menggunakan metode sirkulasi bubur seng untuk menghasilkan arus sekunder udara seng, dan pemulihan zat aktif dilakukan di luar baterai, dengan energi spesifik aktual 115W·h/kg

Keuntungan utama dari baterai logam-udara:

1) Energi spesifik lebih tinggi.Karena bahan aktif yang digunakan dalam elektroda udara adalah oksigen di udara, maka tidak akan habis.Secara teori, kapasitas elektroda positif tidak terbatas.Selain itu, bahan aktif berada di luar baterai, sehingga energi spesifik teoritis baterai udara jauh lebih besar daripada elektroda oksida logam pada umumnya.Energi spesifik teoretis dari baterai udara logam umumnya lebih dari 1000W·h/kg, yang termasuk dalam catu daya kimia berenergi tinggi.
(2) Harganya murah.Baterai seng-udara tidak menggunakan logam mulia yang mahal sebagai elektroda, dan bahan baterainya adalah bahan biasa, sehingga harganya murah.
(3) Performa stabil.Secara khusus, baterai seng-udara dapat bekerja pada kerapatan arus tinggi setelah menggunakan elektroda seng berpori bubuk dan elektrolit alkalin.Jika oksigen murni digunakan untuk menggantikan udara, kinerja pembuangan juga dapat ditingkatkan secara signifikan.Menurut perhitungan teoritis, kerapatan arus dapat ditingkatkan sekitar 20 kali lipat.

Baterai logam-udara memiliki kelemahan sebagai berikut:

1）, baterai tidak dapat disegel, yang mudah menyebabkan pengeringan dan naiknya elektrolit, yang memengaruhi kapasitas dan masa pakai baterai.Jika elektrolit alkalin digunakan, juga mudah menyebabkan karbonasi, meningkatkan resistansi internal baterai, dan memengaruhi pengosongan.
2）, kinerja penyimpanan basah buruk, karena difusi udara dalam baterai ke elektroda negatif akan mempercepat pelepasan sendiri elektroda negatif.
3）, penggunaan seng berpori sebagai elektroda negatif memerlukan homogenisasi merkuri.Merkuri tidak hanya membahayakan kesehatan pekerja tetapi juga mencemari lingkungan, dan perlu diganti dengan inhibitor korosi non-merkuri.

Baterai logam-udara adalah bahan aktif yang menggunakan logam dengan potensial elektroda negatif, seperti magnesium, aluminium, seng, merkuri, dan besi, sebagai elektroda negatif, dan oksigen atau oksigen murni di udara sebagai elektroda positif.Larutan berair elektrolit alkali umumnya digunakan sebagai larutan elektrolit baterai logam-udara.Jika litium, natrium, kalsium, dll. dengan potensial elektroda negatif lebih banyak digunakan sebagai elektroda negatif, karena dapat bereaksi dengan air, hanya elektrolit organik tidak berair seperti elektrolit padat tahan fenol atau elektrolit anorganik seperti larutan garam LiBF4 yang dapat digunakan.

Baterai magnesium-udara

Setiap pasangan logam dengan potensial elektroda negatif dan elektroda udara dapat membentuk baterai logam-udara yang sesuai.Potensi elektroda magnesium relatif negatif dan ekuivalen elektrokimia relatif kecil.Ini dapat digunakan untuk memasangkan dengan elektroda udara untuk membentuk baterai udara magnesium.Setara elektrokimia magnesium adalah 0,454g/(A·h) Ф=- 2,69V。 Energi spesifik teoretis dari baterai magnesium-air adalah 3910W·h/kg, yang merupakan 3 kali lipat dari baterai zinc-air dan 5~ 7 kali lipat dari baterai lithium.Kutub negatif baterai magnesium-air adalah magnesium, kutub positif adalah oksigen di udara, elektrolitnya adalah larutan KOH, dan larutan elektrolit netral juga dapat digunakan.
Kapasitas baterai besar, potensi biaya rendah, dan keamanan yang kuat adalah keunggulan utama baterai ion magnesium.Karakteristik divalen ion magnesium memungkinkan untuk membawa dan menyimpan lebih banyak muatan listrik, dengan kerapatan energi teoritis 1,5-2 kali baterai lithium.Pada saat yang sama, magnesium mudah diekstraksi dan didistribusikan secara luas.Cina memiliki keunggulan sumber daya mutlak.Setelah membuat baterai magnesium, keunggulan biaya potensial dan atribut keamanan sumber dayanya lebih tinggi daripada baterai lithium.Dalam hal keamanan, dendrit magnesium tidak akan muncul di kutub negatif baterai ion magnesium selama siklus pengisian dan pengosongan, yang dapat menghindari pertumbuhan dendrit litium dalam baterai litium yang menembus diafragma dan menyebabkan baterai mengalami korsleting, kebakaran, dan ledakan.Keunggulan di atas membuat baterai magnesium memiliki prospek dan potensi pengembangan yang besar。

Sehubungan dengan perkembangan terbaru baterai magnesium, Institut Energi Qingdao dari Akademi Ilmu Pengetahuan China telah membuat kemajuan yang baik dalam baterai sekunder magnesium.Saat ini, telah menembus hambatan teknis dalam proses pembuatan baterai sekunder magnesium, dan telah mengembangkan sel tunggal dengan kepadatan energi 560Wh/kg.Kendaraan listrik dengan baterai magnesium udara lengkap yang dikembangkan di Korea Selatan dapat berhasil menempuh jarak 800 kilometer, empat kali jarak rata-rata kendaraan bertenaga baterai lithium saat ini.Sejumlah institusi Jepang, termasuk Baterai Kogawa, Nikon, Mobil Nissan, Universitas Tohoku Jepang, Kota Rixiang, Prefektur Miyagi, dan lembaga penelitian industri-universitas-dan departemen pemerintah lainnya secara aktif mempromosikan penelitian baterai magnesium udara berkapasitas besar.Zhang Ye, kelompok penelitian Sekolah Tinggi Teknik Modern Universitas Nanjing, dan yang lainnya merancang elektrolit gel dua lapis, yang mewujudkan perlindungan anoda logam magnesium dan pengaturan produk pelepasan, dan memperoleh baterai udara magnesium dengan kepadatan energi tinggi ( 2282 W · h · kg-1, berdasarkan kualitas semua elektroda udara dan elektroda negatif magnesium), yang jauh lebih tinggi daripada baterai udara magnesium dengan strategi paduan anoda dan elektrolit anti korosi dalam literatur saat ini.
Secara umum, baterai magnesium saat ini masih dalam tahap eksplorasi awal, dan jalan masih panjang sebelum promosi dan aplikasi skala besar.