금속공기전지는 마그네슘, 알루미늄, 아연, 수은, 철 등의 음극 전위를 갖는 금속을 음극으로 하고, 공기 중의 산소 또는 순산소를 양극으로 하는 활물질이다.아연 공기 배터리는 금속 공기 배터리 시리즈에서 가장 많이 연구되고 널리 사용되는 배터리입니다.지난 20년 동안 과학자들은 아연공기 이차전지에 대해 많은 연구를 해왔다.일본 산요(Sanyo)가 대용량 아연공기 2차전지를 생산했다.전압 125V, 용량 560A·h의 트랙터용 아연-공기 배터리는 공기와 전자유압력 순환 방식을 이용해 개발됐다.차량에 적용된 것으로 보고되고 있으며 방전 전류 밀도는 80mA/cm2에 도달할 수 있으며 최대값은 130mA/cm2에 도달할 수 있습니다.프랑스와 일본의 일부 회사는 아연 슬러리를 순환시키는 방법을 사용하여 아연-공기 2차 전류를 생성하고 활성 물질의 회수는 배터리 외부에서 수행되며 실제 비에너지는 115W · h/kg입니다.

금속-공기 배터리의 주요 이점:

1) 높은 비에너지.공기극에 사용되는 활물질은 공기 중의 산소이기 때문에 고갈되지 않는다.이론적으로 양극의 용량은 무한하다.또한 활물질이 전지 외부에 있기 때문에 공기전지의 이론적 비에너지는 일반적인 금속산화물 전극보다 훨씬 크다.금속공기전지의 이론적 비에너지는 일반적으로 1000W·h/kg 이상으로 고에너지 화학전원에 속한다.
(2) 가격이 저렴하다.공기아연전지는 고가의 귀금속을 전극으로 사용하지 않고, 전지 소재도 일반 소재라 가격이 저렴하다.
(3) 안정적인 성능.특히 아연공기전지는 분말 다공질 아연전극과 알카리성 전해질을 사용한 후 고전류밀도에서 작동할 수 있다.순수한 산소를 사용하여 공기를 대체하면 방전 성능도 크게 향상될 수 있습니다.이론적 계산에 따르면 전류 밀도는 약 20배 증가할 수 있습니다.

금속공기전지는 다음과 같은 단점이 있다.

1) 배터리를 밀봉할 수 없어 건조 및 전해액 상승이 일어나 배터리의 용량 및 수명에 영향을 미치기 쉽습니다.알칼리성 전해질을 사용하면 탄산화를 일으키기 쉽고 배터리의 내부 저항을 높이고 방전에 영향을 미칩니다.
2) 배터리의 공기가 음극으로 확산되면 음극의 자체 방전이 가속화되기 때문에 습식 저장 성능이 좋지 않습니다.
3) 다공성 아연을 음극으로 사용하려면 수은 균질화가 필요합니다.수은은 작업자의 건강을 해칠 뿐만 아니라 환경을 오염시키기 때문에 비수은 부식 억제제로 대체해야 합니다.

금속공기전지는 마그네슘, 알루미늄, 아연, 수은, 철 등의 음극 전위를 갖는 금속을 음극으로 하고, 공기 중의 산소 또는 순산소를 양극으로 하는 활물질이다.금속공기전지의 전해액으로는 일반적으로 알칼리 전해질 수용액이 사용된다.음극 전위가 더 큰 리튬, 나트륨, 칼슘 등을 음극으로 사용하면 물과 반응할 수 있기 때문에 내페놀성 고체 전해질과 같은 비수성 유기 전해질이나 LiBF4 염 용액과 같은 무기 전해질만이 사용。

마그네슘공기전지

음극 전위와 공기 전극을 가진 금속 쌍은 해당 금속-공기 전지를 형성할 수 있습니다.마그네슘의 전극 전위는 상대적으로 음이고 전기화학적 당량은 상대적으로 작습니다.공기 전극과 쌍을 이루어 마그네슘 공기 배터리를 형성하는 데 사용할 수 있습니다.마그네슘의 전기화학적 당량은 0.454g/(A·h) Ф=-2.69V입니다. 마그네슘공기전지의 이론적 비에너지는 3910W·h/kg으로 아연공기전지의 3배, 5~ 리튬 배터리의 7배.마그네슘-공기 전지의 음극은 마그네슘, 양극은 공기 중의 산소, 전해액은 KOH 용액이며 중성 전해액도 사용할 수 있다.
큰 배터리 용량, 저비용 잠재력 및 강력한 안전성은 마그네슘 이온 배터리의 주요 장점입니다.마그네슘 이온의 2가 특성으로 인해 더 많은 전하를 운반하고 저장할 수 있으며 이론상 에너지 밀도는 리튬 배터리의 1.5~2배입니다.동시에 마그네슘은 추출하기 쉽고 널리 분포되어 있습니다.중국은 절대적인 자원 부존 우위를 가지고 있습니다.마그네슘 배터리를 만든 후 잠재적인 비용 이점과 자원 안전 속성이 리튬 배터리보다 높습니다.안전성 면에서 마그네슘 덴드라이트는 충전 및 방전 주기 동안 마그네슘 이온 배터리의 음극에 나타나지 않으므로 리튬 배터리의 리튬 덴드라이트 성장이 다이어프램을 뚫고 배터리가 단락, 화재 및 폭발.위의 장점으로 인해 마그네슘 배터리는 큰 발전 전망과 잠재력을 가지고 있습니다.

마그네슘 전지의 최신 개발과 관련하여 중국과학원 칭다오 에너지 연구소는 마그네슘 이차 전지에서 좋은 진전을 이루었습니다.현재 마그네슘 이차전지 제조공정의 기술적 병목현상을 돌파해 에너지밀도 560Wh/kg의 단셀을 개발했다.국내에서 개발한 완전 마그네슘 공기전지를 탑재한 전기차는 기존 리튬전지 자동차 평균 주행거리의 4배인 800km를 성공적으로 주행할 수 있다.Kogawa Battery, Nikon, Nissan Automobile, Tohoku University of Japan, Miyagi현 Rixiang City 및 기타 산학연 기관과 정부 부처를 포함한 많은 일본 기관에서 마그네슘 공기 전지의 대용량 연구를 적극적으로 추진하고 있습니다.난징(Nanjing) 대학교 현대 공과 대학의 Zhang Ye 등은 마그네슘 금속 양극 보호 및 방전 제품 규제를 실현하는 이중층 겔 전해질을 설계하고 에너지 밀도가 높은 마그네슘 공기 전지를 얻었습니다. 2282 Wh·kg-1, 모든 공기전극 및 마그네슘 음극의 품질 기준), 이는 현재 문헌에서 양극과 부식 방지 전해액을 합금하는 전략으로 마그네슘 공기 전지보다 훨씬 높은 것이다.
일반적으로 마그네슘 전지는 현재 아직 초기 탐색 단계에 있으며 대규모 홍보 및 응용에는 아직 갈 길이 멀다.