金属镁空气电池登场，克容量是锂电的5~7倍，会是动力电池新方向?（镁空气电池电极反应）

金属-空气电池是以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、汞、铁等作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质锌-空气电池在金属-空气电池系列中是研究最多且已广泛应用的一种电池，近20年来围绕二次锌-空气电池科学家做了大量的研究。

日本三洋公司已制出大容量的二次锌-空气电池，采用空气和电液受力循环的办法，研制出电压为125V容量为560A·h的牵引车用的锌-空气电池据报道已在车辆上应用，其放电电流密度可达80mA/cm2，最高可达130mA/cm2。

法国及日本的一些公司采用循环锌浆的办法制成锌-空气二次电流，活性物质的恢复在电池外部进行，其实际比能量达115W·h/kg金属-空气电池的主要优点：（1）比能量高由于空气电极所用活性物质是空气中的氧，它是用之不竭的，理论上正极的容量是无限的，加之活性物质在电池之外，使空气电池的理论比能量比一般金属氧化物电极大得多，金属空气电池的理论比能量一般都在1000W·h/kg以上，属于高能化学电源。

（2）价格便宜锌-空气电池不采用昂贵的贵金属作电极，构成电池材料均为常见的材料，所以价格便宜（3）性能稳定特别是锌-空气电池采用粉状多孔锌电极和碱性电液后，可以在很高的电流密度下工作，如果采用纯氧代替空气，放电性能还可以大幅度提高。

根据理论计算，可使电流密度提高约20倍金属-空气电池存在以下缺点：第一，电池不能密封，易造成电液干涸及上涨，影响到电池的容量和寿命，如果采用碱性电液还容易发生碳酸盐化，增加电池的内阻，影响放电第二，湿贮存性能差，因为电池中的空气扩散到负极会加快负极的自放电。

第三，采用多孔锌作负极，需要汞气化，汞不仅危害工人健康而且污染环境，需要非汞缓蚀剂取代金属-空气电池是以电极电位较负的金属如镁、铝、锌、汞、铁等作负极，以空气中的氧或纯氧作正极的活性物质金属-空气电池电解质溶液一般采用碱性电解质水溶液，如果采用电极电位更负的锂、钠、钙等作负极，因为它们可以和水反应，所以只能采用非水的有机电解质如耐酚固体电解质或无机电解质如LiBF4盐溶液等。

镁-空气电池任何电极电位较负的金属与空气电极相配对都可以构成相应的金属-空气电池镁的电极电位较负、电化学当量较小，用它与空气电极配对可以组成镁-空气电池镁的电化学当量为0.454g/（A·h），在碱性溶液中的Ф=-2.69V。

镁-空气电池的理论比能量为3910W·h/kg，是锌-空气电池的3倍，是锂电池的5~7倍镁-空气电池的负极是镁，正极为空气中的氧，电解质是KOH溶液，也可以用中性的电解质溶液电池容量大，低成本潜力，安全性强是镁离子电池关键优势点。

镁离子的二价特性使得其可以携带和存储更多的电荷，具有锂电池1.5-2倍的理论能量密度同时镁具有易提取、分布广泛的特性，中国具有绝对资源禀赋优势，在制成镁电池后，其潜在成本优势及资源安全属性高于锂电池在安全性方面，

镁离子电池在充放电循环过程中负极不会出现镁枝晶，可避免出现锂电中的锂枝晶生长刺穿隔膜并导致电池短路起火爆炸的情况以上优势使得镁电池具有较大的发展前景及潜力关于镁电池的最新进展，早前中国科学院青岛能源所就在镁金属二次电池方面取得了不错的进展，。

目前已经突破了镁金属二次电池制作工艺上的技术瓶颈，研究出了能量密度高达560Wh/kg的单体电芯韩国研发的一辆搭载完整镁空气电池的电动汽车能成功行驶800公里，是当前锂电池动力汽车平均续航里程的4倍日本多家机构包括古河电池、尼康、日产汽车、日本东北大学、宫城县日向市等产学研机构和政府部门正积极推进镁空气电池的大容量化研究。

南京大学现代工学院张晔课题组等设计了一种双层凝胶电解质，实现了对镁金属负极的保护以及对放电产物的调控，获得了具有高能量密度的镁空气电池（2282 W h·kg-1，基于全部空气电极和镁负极的质量），远高于目前文献中采用合金化负极和抗腐蚀电解液等策略的镁空气电池。

总的来说，目前其实镁电池仍然处在初步探索阶段，距离大规模推广应用还有很长一段距离。