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高铁电池技术原理简介

时间:2011-07-29


高铁电池技术原理简介

目前,世界各国都在为研发汽车新能源,进一步降低汽车尾气对环境带来的污染, 采取着不同措施,一些新能源不断被利用到现代的汽车中,比如天然气,氢能源, 电动能源,燃料电池等,而燃料电池就是各个汽车厂家和科研机构着力研究的一个 方向。 在目前的燃料电池技术中,有一种新的电池技术-----铁电池技术。 目前国内外研讨的铁电池有高铁电池和锂铁池两种。 高铁电池是一种以合成稳 定的高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4 等)作为高铁电池的正极材料制作的,具有能 量密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染等特点的新型化学电池;另一种是锂 铁电池,主要是磷酸铁电池,开路电压在 1.78V-1.83V,工作电压在 1.2V-1.5V,比 其他一次电池高 0.2-0.4V,而且放电平稳、无污染、安全、性能优良。 高铁电池技术简介 高铁作为电池的正极材料时, 该电极反应为三电子反应, 电池的电势以及能量 都比传统的锌锰电池高。而且这种材料价格低廉对环境无污染, 因此受到电化学界 的广泛注意。 高铁酸盐物质在电池反应中可以得到 3 个电子, 所以有相对较高的容量。 从表 1 可以看出, 高铁酸锂的理论容量高达 601Ah/kg。高铁酸钡的理论容量也有 313 Ah/kg。而 MnO2 的容量为 308Ah/kg。

以高铁酸盐为正极材料取代商业锌锰电池中的 MnO2 即可组成高铁一次电池。 其电池反应为: MFeO4+3/2Zn→ 1/2Fe2O3+1/2ZnO+MznO2

图 1 是高铁酸钾—锌电池和锌—锰电池放电曲线比较。 号电池在 0.5mA/cm2 7 的电流密度下恒电流放电, K2FeO4 正极材料对 Zn 的平均放电电压是 1.58V。 该电 压高出锌锰电池平均放电电压( 1.27V) 24% , 前者的放电容量比后者高 32% 。在 以上条件下其放电效率为 85%。与传统的锌锰电池相比, 高铁一次电池具有高电压 ( OPV: 1.9V) 、高能量( 1.55Wh, AAA) 、不消耗电解液和不污染环境等优点。

参考资料:《铁电池技术在电动汽车上的应用分析》

作者 张宏阁 马建军

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