梁旭鸣，沈永超，卫东，郭倩，高志

（中国计量大学机电工程学院，浙江杭州 310018）

引 言

当今世界能源问题日加严重，铝空气电池作为新一代能源电池，因其电流密度大、比能量高、原材料丰富及成本低等优点而受到人们关注[1]。然而不合适的工作环境会严重影响电池的输出性能，研究操作条件对电池输出性能的影响规律对优化操作条件、提升电池输出性能具有重要意义。

铝空气电池由铝阳极、空气阴极和电解液组成[2]。电池工作时铝阳极和电解液中的OH-反应，生成Al(OH)4-并释放电子，电子经外电路流入阴极与氧气反应，生成OH-；铝阳极和阴极中的氧被持续消耗，电子通过外电路定向流动形成电流，若Al(OH)4-浓度过高将生成Al(OH)3沉淀。

近年来，诸多学者致力于铝空气电池的研究。文献[3-4]设计了一种铝空气电池，探究了电解液浓度和MnO2添加剂对电池性能的影响；文献[5-6]通过实验表明有效的添加剂能抑制析氢反应与铝阳极腐蚀，提高电池工作效率；文献[7-8]研究了铝空气电池的放电特性与温升效应，证明电解液浓度会影响电池内部损耗与输出性能；文献[9-10]通过放电实验证明电极距离、温度、电解液浓度及铝阳极材质会对电池输出性能产生不同程度的影响；文献[11-13]考虑了电极上的损耗，建立铝空气电池输出电压模型，表明电池间隙较小、溶液电导率较高、温度合适及寄生电流较小能有效提升电池输出性能，并通过U-I输出实验验证模型具有较高精度。但是仅通过输出电压模型难以描述电池的内部特性，无法从电池损耗产生的根源上分析电池性能变化的原因。……