铝空气电池制作方法教程详解

　　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%）为负极、氧为正极，以氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧，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。

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

　　主要特点

　　比能量大

　　铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg，2014年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。

　　无毒危险

　　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。

　　铝空气电池的设计

　　一、实验名称 铝空气电池的设计、制作与探究

　　二、实验目的 通过多种简单装置实现对铝空气电池的模拟，并通过简单的实验对铝空气电池的工作原理进行揭示。

　　三、实验仪器及试剂

　　铝皮、铝箔、活性碳粉、活性碳棒、枯木炭、铝皮易拉罐、自制带U型管密封器、饱和食盐水、琼脂、酚酞、少量红墨水、纱布、滤纸等。

　　四、实验仪器装置图

　　（一）电池制作装置

　　1 包扎式铝空气电池

　　图1．包扎式电池

　　图2．制作完成的包扎式电池

　　2 卷制式电池

　　图3．卷制过程

　　图4．制作完成

　　3生活化铝空气电池

　　图5．易拉罐空气电池

　　图6．铝箔空气电池

　　（二）铝空气电池工作原理探究

　　图7． 探究空气的消耗

　　图8．检验OH-离子的消耗

　　五、实验操作部分

　　按前图（图1-6）所示方法即可制得有稳定工作电压的多种铝空气电池，实际演示时将电池的正负极直接接于电子贺卡、电子钟或小功率直流电机进行演示即可。

　　揭示电池工作原理时，将制作好的电池置于图7所示密闭容器中，电池接外电路工作一段时间后，通过红墨水高度变化可证实密闭容器中氧气的消耗。若证实电池工作过程中有氢氧根离子的生成，则按照8所示组建简单铝空气电池，图中凝胶为食用明胶，制作明胶时在其中滴入少量酚酞。制作好电池后将电池正负极接于用电器，一段时间后会看到凝胶从中心逐渐往边缘，慢慢变红。从而证实电池工作工程中有氢氧根离子生成。

　　六、实验改进的意义

　　该实验可以加深学生对原电池工作原理的理解，提高学生学习该部分内容的兴趣，同时使学生感受到化学科技的魅力。且该实验简单易行学生可以轻松地自己动手实现，大大拉近了化学与学生的距离。