亜鉛空気電池の特性
亜鉛空気電池は、空気中の酸素を用いて亜鉛を酸化することで動く、非充電式または機械的に充電可能な金属-空気電池です。亜鉛金属電極がセルの最大部分を形成し、負の電極を構成しています。KOHまたは苛性ソーダの溶液が電解質として機能し、標準電位を向上させます。セパレーターは両電極を機械的に隔てて、セル内の電気伝導を防ぎます。空気中の酸素が陰極で反応し、水酸化物イオンを形成します。これが亜鉛ペーストに移動し、亜鉛酸塩を形成し、電子を陰極に移動させます。これらの電池は高エネルギー密度を持ち、比較的安価に製造可能です。
電池の電圧
亜鉛空気電池の公称開放回路電圧は1.4ボルトです。放電中の作動電圧は、放電負荷と温度に依存します。通常、セルごとの作動電圧は1.25から1.0ボルトの間です。
カットオフ電圧
カットオフ電圧は、許容可能な最小電圧です。一般に、この電圧が電池の「空」状態を定義します。亜鉛空気電池の公称カットオフ電圧は0.9ボルトです。より低い値まで放電することは可能ですが、0.5ボルト以下への深放電は、空気穴からの電解質の漏れを引き起こす可能性があります。
容量とエネルギー密度
亜鉛空気電池は、特定および体積エネルギー密度がそれぞれ約500Wh・kg-1および1000Wh・L-1で、これは電池システムの中で最も高い数値の一つです。放電プロファイルは概ね平坦で、電圧は約1.3Vです。
Cレート
Cレートは、電池がその最大容量に対してどれだけ速く放電または充電されるかを表すために使用されます。これは単位h-1を持ちます。1Cレートは、放電電流が1時間で電池全体を放電することを意味します。
自己放電
電池は、接続されていなくても、または電流を供給していなくても、徐々に自己放電します。これは、負荷が適用されていないときでさえセル内で発生する、電流を生じない「副」化学反応によるものです。密封された亜鉛空気電池は優れた保存寿命を持ち、自己放電率は年間わずか2パーセントです。
使用と保存
市販されている一次亜鉛空気電池には、使用前に取り外すステッカーが空気アクセス穴に貼られています。ステッカーを取り外した後は、電池への空気アクセスが避けられないため、電解質の水交換と二酸化炭素の汚染が発生し、電池の徐々な劣化につながるため、連続使用が推奨されます。ステッカーが付いている場合の亜鉛空気電池の保存特性は満足のいくものです。
結論
一般に、金属-空気電池は、セル内にアクティブな質量が一つだけ存在し、陰極反応が周囲の空気を使用するため、高いエネルギー密度を提供します。亜鉛は、廃棄可能で非毒性であり、二次電池として使用できるため、非常に有望な元素です。これらの利点にもかかわらず、これは一次電池であり、再充電することはできません。大きな単位の場合、亜鉛電極と電解質を物理的に交換することにより、機械的に充電することが可能です。電気的な充電オプションは現在開発中ですが、この進化はまだ初期段階にあるため、この技術を実現するまでには多くの年月が必要です。
