什么是鋅空氣電池
鋅空氣電池是一類特殊的燃料電池，正極利用空氣中的氧，負極采用金屬鋅，電解液采用水溶性電解液，已有100多年的發展歷史。主要產品類型分為鋅空氣一次電池和鋅空氣二次電池，一次電池常應用于路燈中，可再充式鋅空氣二次電池因大規模儲能的興起率先在美國產業界引起重視。
可直接再充式鋅空氣二次電池在運行過程中金屬鋅電極發生溶解或沉積，放電產物溶解在堿性電解液中；空氣中的氧氣在負載雙功能電催化劑的空氣電極中，進行氧還原（ORR）或氧析出（OER）電化學反應，完成電能與化學能相互可逆轉換。鋅空氣電池化學方程式如下：
負極：Zn+2OH–→ZnO+H2O+2e–
正極：O2+2H2O+4e–→4OH–
總反應：2Zn+O2→2ZnO
鋅空氣電池特點
（1）低成本特性：原材料負極鋅、正極空氣、水基堿性電解液都足夠廉價。成本多產生在空氣電極催化劑，相比氫燃料電池催化劑，鋅空氣空氣電極催化劑服役在堿性電解質中，催化劑種類選擇極其廣闊。美國EOSEnergyStorage公司公開信息顯示，250kW/1MWh系統系統全壽命周期成本為212$/kWh（約1450元/kWh），與鉛炭電池系統成本相當。
（2）高能量特性：該電池正極使用空氣中的氧氣作為活性物質，容量無限，電池比能量取決于負極容量，可達到350-500Wh/kg；
（3）高安全性：不易燃水電解質、運輸時無危險、不含有毒物質。此外，鋅空氣電池還兼具環保、可以靈活定制等特點，可以打破多個蓄電池市場的現有競爭格局，是一項非常有市場競爭力和廣闊市場空間的技術。
鋅空氣電池發展現狀
1.鋅空氣一次電池研究現狀
鋅空氣電池發展到現在，其相關技術已不斷完善，各方面性能也有顯著提高，主要產品形式分為鋅空氣一次電池和鋅空氣二次電池，可以滿足多種用途的需求。
與其他一次電池相比，鋅空氣電池具有容量大、能量密度高、價格低廉、放電曲線平穩等優點。目前一次性電池產品除了常見的鈕扣式電池外也日益多樣化，應用領域相應擴大。
（1）鈕扣式一次電池
早期的商品鋅空氣電池僅限于鈕扣式一次電池，安全性好且價格便宜。用于便攜式電子產品中，主要是助聽器。目前，這種電池的用途正在擴大，因為高能量密度逐漸可以滿足各種用途的普遍要求，如電子手表、計算器、電子詞典等便攜式電子信息產品。
（2）其它結構的一次電池
隨著圓柱型電池防漏問題的逐步解決，使實用圓柱系列鋅空氣電池的生產與推廣工作得以實現。此外，應用在手機上的方形電池的研究在國內一些研究單位也取得了不錯的成果。先將鋅空氣電池推向移動電話應用領域的是以色列ElectricFuel公司，針對于Motorola手機使用，試驗階段可以實現連續通話6.2H，期望最終達到連續通話10H以上。這種電池與鋰離子電池、MH-Ni電池相比在價格、重量、通話時間等性能方面都顯示出顯著的優越性。武漢大學也研制出方形結構的用于移動電話的鋅空氣電池，電池組比能量高達220Wh/kg最大輸出功率可達3.6W，并且其綜合性能完全滿足移動電話的使用要求。
另外，鋅空氣儲備電池也受到關注，這種電池相對體積小，儲能大，廣泛應用于軍用裝置、航海照明、野外勘探等方面。
2.鋅空氣二次電池研究現狀
近年來電動車發展迅速，給鋅空氣電池提供了廣闊的發展空間。鋅空氣電池具有能量高、零污染、不燃爆、可循環利用等特點，非常適宜用作城市電動車的動力電源，具有很大的開發潛能，使得人們對它的研究逐步轉移到大功率動力電池上？鋅空氣二次電池也成了各研究機構的開發重點。鋅空氣二次電池主要有直接再充式鋅空氣電池、機械更換式鋅空氣電池、鋅空氣燃料電池等。
（1）接可再充式鋅空氣電池
直接再充式鋅空氣電池是直接對鋅空氣電池的鋅電極充電，在此過程中存在很多的問題。如鋅在堿性溶液中的電化學活性很大，同時熱力學性質不穩定，充電產物鋅酸鹽在強堿溶液中溶解度較高，因此電極容易出現變形、枝晶生長、自腐蝕及鈍化等現象，導致電極逐漸失效。另外，空氣電極可逆性差，且在大氣環境中電解液容易碳酸化，而且，電解液受空氣濕度的影響較大。當相對濕度較低時，電池將損失水分，導致電解液不足，使電池失效；當空氣相對濕度較高時，電解液變稀，導電率降低，還有可能淹沒氣體電極的催化層，降低電極活性，導致電池失效。因此，可再充式鋅空氣二次電池的應用受到了一定的限制
（5）機械充電式鋅空氣電池
鑒于直接可再充式鋅空氣電池存在的問題難以得到解決，科研人員在研究過程中根據鋅空氣電池的放電特征及自身的特點，建立了新的二次鋅空氣電池充電理念———機械式“充電”。所謂機械式“充電”是指在電池完全放電后，將電池中用過的鋅電極取出，換入新的鋅電極，或者將整個電池完全更換掉，整個過程所用的時間為3-5min.鋅電極氣電池可在超市、電池經營點、汽配商店等購買，對普及以鋅空氣電池作為動力的電動車十分有利。使用過的鋅電極或鋅空氣電池拿到專門的鋅回收利用廠進行回收再加工，實現綠色環保無污染。
近年來？以色列科學家對電動車用機械再充式鋅空氣電池作了深入的探討。據J.R.Goidsrein等報道，他們研制的這類電池組比能量達到180-200W/Kg，在80%放電深度時，峰值比功率可達到100W/KG。他們采用的電池模塊由22片單體電池組成，電容量達250ah總能量為6.25KWH。整個電池組由24個模塊組成，整體總能量為150kwh，質量約800kg。僅更換一次鋅電極，車輛行駛里程即可超過300km，這一鋅空氣電池組已成功地用于德國郵政車輛上。更換鋅電極和鋅電極的再生工作由專門的充電站來完成。
中國科技大學研究小組在這方面也做了一些工作，他們研制的用于電動自行車的動力電池有4個模塊，每個模塊10片單電池，整個電池組質量約8kg，比能量達到200wh/kg，放電深度70%以上。該小組已基本完成單臺自行車行車、電池再生的循環實驗。更換下來的氧化鋅混合物在電解槽內進行回收處理，電解鋅可經過簡單處理再重新制成鋅電極。
（3）鋅空氣燃料電池
鋅空氣燃料電池的概念是依據現有的燃料電池提出的，基本原理與機械式“充電”相似，都是更換鋅極活性物質。鋅空氣燃料電池是將配制好的鋅膏源源不斷地送入電池內，同時將反應完畢的混合物排出電池外，同時還要保證電池運行時有足夠的氧氣供應。這樣電動車只需攜帶盛放鋅膏的燃料罐，盛放足夠的燃料便可實現連續行駛。然后按時更換燃料罐，取走反應生成物即可。
鋅空氣燃料電池在基本原理上已不存在問題，特別是在鋅膏配制攪拌方面，關鍵在于整體結構的設計。這種設想所存在的問題主要是鋅膏如何輸送到電池中去，反應完畢的生成物如何從電池中排出而又不損壞電池其他部分。由于鋅膏的黏度大，不能像氣體和液體那樣采用泵來輸送，只能采用擠壓或其他方式。鋅膏經放電反應后生成物的成分復雜，很難將其排出電池體外。正因為這些問題很難得到解決，鋅空氣燃料電池至今一直停留在實驗階段。