金属空气电池是以金属为材料，与氧气（空气）发生氧化还原反应，从而生产电能的一种燃料电池。

之前写过铝空气电池，具体见下面链接。

将电动车续航里程提高至 1600 公里的铝空气电池，其具体技术方案是什么？能给电动车领域带来多大的冲击？

在业界内，已经崭露头角的实际有四大金属空气电池。

铝空气电池、镁空气电池、锌空气电池、锂空气电池。

而锌空气电池作为金属空气电池里面的当家花旦，在众多领域已经有了非常广泛的应用。尤其在国内，锌存储量全世界第一，更是奠定了锌空气电池在国内金属空气电池里的地位。实际在我们生活中，小微型锌空气电池已经是非常成熟的产品。

比如助听器用的基本都是锌空气电池，电荷量在 200~500 mA·h，比同体积的锌锰电池大 3 倍以上，在体积比能量上面，锌空气电池现阶段是不容质疑的纽扣电池之王。不仅能量密度大，且安全、零污染。（计算器、电子手表等小型电子消费品都有锌空气电池的版本）

来说下具体锌空气电池的原理。

空气中的氧作为正极活性物质，以锌为负极，以氯化铵或苛性碱溶液为电解质。

负极：

Zn+2OH–→ZnO+H2O+2e–

正极：

O2+2H2O+4e–→4OH–

综合：

2Zn+O2→2ZnO

锌空气电池的优点

1、电池能量密度高，锌空气电池的理论能量密度达到了约 1350wh/kg，在某些领域应用中的能量密度已经达到了 200-300wh/kg，这个实际已经接近了三元锂电池能量密度的极限理论值。

2、安全、环保性好。金属锌没有毒性，电池内的其他成分也没有易燃性。这就使得即便锌空气电池内部短路，电解液泄露，也不会燃烧或者爆炸，无论是对人还是对设备或对生态环境，基本无污染无伤害。

3、性能稳定，放电曲线平稳。正负极的氧化还原反应不剧烈，电压放电时候的变化小，在 1.3V 电压的环境下会出现一个较长时间的放电平台。

4、正负极成本低，一边是空气，一边是锌。国内的锌储存已探明产量是全球第一，而其他国家的锌储量也不低，这就使得锌的成本较其他金属更低，这也使得无论是开采还是生产，都能低成本运作。特别是对比锂电池，无论是三元锂电池里面的钴还是碳酸锂 / 氢氧化锂材料均是数倍甚至 10 倍于锌材料。

5、补能时间快，换电解液换锌即可使用，这个特性和其他金属空气电池一样。

鉴于锌空气金属电池的众多优点，在载具上面，实际已经率先有了企业进行了商业化的试运行。

之前讲了以色列 Phinergy 在 2014 年在加拿大展示的铝空气电池。

以色列 Phinergy 公司和 Alcoa 合作，开发的铝空气电池驱动的汽车。

还是以色列的公司（Electric Fuel）有限公司，早在 1995 年把锌空气电池，装载了电动邮政车上。

该锌空气电池能量密度为 207wh/kg，能驱动 3.5 吨的车体以最高时速 120km/h 驾驶，零到八十加速只需要 12 秒，支持续航距离为 200-300 公里，更换锌粒组件 + 更换电解质时间仅为两分钟。

在 1996 年，德国也曾经在邮政车辆上试用过锌空气电池。

而在国内的，首辆搭载锌空气电池能源车的是我所在的城市，武汉 2012 年首发的。

当时的新闻描述，搭载了锌空气电池的价格低，锂电池纯电公交为 90 万一辆，而锌空气电池纯电车的当时售价为 30 万。且续航为 230 公里，比当时的锂电池公交车的一百公里出头的续航要高许多。

但是 2012 年到现在，也有十年时间，武汉的电动公交车还是沿用着锂动力电池的路线再走，锌空气电池基本没有了批量装车的可能。

究其原因，就要说倒锌空气电池的缺点了。（基于目前的商用锌空气电池。）

1、无法如锂电池那样充电。开几百公里后电能耗完，必须要有专门的换液（换锌）站点，意味着基建和高成本的前期投入。所以虽然锌空气电池比锂电池便宜，但是配套换电池的设施设备就贵了，而锂电池是可以反复充电，一次配置，后续不会出现繁琐的换电解液和锌的过程。

2、锌空气电池先天密封性不好，因为锌空气电池的放电原理是依托空气中的氧气和锌反应，所以电池不能密封，一般来说电池外壳必须要留有多个气孔供空气进入（对通风要求高），无论是 CO2 进入电解液产生碳酸化还是水气进入电池使得电解液稀释（或者高温下电解液的水分迅速蒸发），都会严重影响到电池本身的放电能效。

3、锌空气电池的功率很难做高，一个是空气扩散电极催化剂的原因，一个是因为现在锌粒架构使得电池内阻在运动状态会变大，车辆的振动导致了锌粒之间的接触电阻变大。功率偏低，会使得车辆在需要高功率输出，如加速、爬坡这个时候显得无力。

4、无法适应低氧区域，如高原地带等，因为需要足够氧气进行反应来产生电力。

其他的，如自放电功率高，这个在保存的时候如果对电池进行密封处理（封闭电池通气孔）不接触空气，锌空气电池的保质期也能维持很久不掉电，有数据表示 3 年后电量损失小于 5%。

金属空气电池虽然有众多的优点，但是在汽车制造上面，锂电池基本已经成为了汽车新能源动力上的共识，相关市场也已经抢占，前期锂动力相关投资的布局也已经展露开来。别说这类金属空气电池还有众多技术难点没解决，哪怕近期解决了，也不可能撼动锂动力电池在汽车上的地位了。我觉得在以后相当长的时间，金属空气电池（非锂空）在未来的大型储能或者其他新兴领域还能有用武之地，但是汽车上面就别想了。

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