锌空气液流电池属于一种金属空气电池，用锌作为负极，空气中的氧气作为正极，在能量和功率密度方面具有比较优势,缺点是难以提供大电流。锌空电池是一个成熟商品尤其在纽扣电池领域，电荷量在200到500mA.h，比锌锰电池大三倍以上。商用的锌空电池目前在市场上广泛应用于助听器，计算器和电子手表的小型电子消费品。和广泛应用于电动车、电子产品等储能领域的锂电池相比，目前锌空电池的主要还是应用于一次性电池领域。

锌空气液流电池的原理

锌空气液流电池有两个电极：锌（负极）和氧气（正极），阴阳极被隔离开并且离子可以在电池中转移。氢氧化钾（KOH)和氢氧化钠是常用的电解液，但氢氧化钾可以提供更理想的离子电导率因此更受欢迎。在阳极（负极）端，一般由锌粉，锌板或者锌箔等组成，锌和氢氧离子反应结合成锌酸盐离子，然后当锌酸盐浓度达到熔接极限的时候，氧化锌沉淀反应开始发生。析氢反应（HER）在锌电极上进行，水电离会将H2O转化为H2和氢氧根离子，并且HER溶解反应会导致锌的腐蚀。相关等式如下：

在阴极（正极）端，一般由扩散层、集流体和催化层组成，氧析出反应（OER）和氧还原反应（ORR）会在充放电过程中发生。由于锌-空电池由于正极使用取之不竭的氧气作为活性物质，因此电池能量的高低主要取决于阳极金属锌板。

锌空气液流电池的优点

1) 原料成本低廉，制备工艺简单。目前国内已探明的锌储量世界第一，即使在世界范围内，锌的开采和生产成本也比其他金属更便宜，相比锂电池里面的碳酸锂或氢氧化锂材料成本，只有十分之一。而正极的活性物质氧气可直接从空气中取得，无需任何代价。锌空电池的生产目前采用半机械化的方式，本身属于成熟技术，制造工艺相对简单。

2) 能量密度高，电池容量大。我们知道锌电池正电极活性物质是空气中的氧气，因此电池内部大部分的空间可以用来装填更多的负极锌材料，所以相同重量条件下，锌空电池的容量比其他类型电池大的多。锌空电池的能量密度要理论密度可达到1350WH/KG，实际应用中也已经达到200到300WH/KG，这几乎是三元锂电池的能量密度的理论极限。

3) 性能稳定可靠。放电时正极的空气电极不发生变化，负极的锌在氧化过程中逐步消耗，整个氧化还原反应相对平缓，电压的变化很平稳。储存时可以封闭通气孔来隔绝空气电极，只要不让空气进入到锌空电池就可以阻止电化学反应的进行，容量损失很小。

4) 环保且安全。锌空气电池放弃了传统的铅、汞、镉等有毒物质。正极一般使用活性炭和铜网，负极用金属锌，都是无毒无污染的原材料，并且在使用过程中产生的反应物是氧化锌，很容易回收再利用。此外内部的成分没有易燃性，即使发生短路或者穿刺事故，泄露的电解液也不会燃烧或者爆炸。

锌空气液流电池的缺点

1) 充放电问题。由于锌在电池使用过程中不断消耗，后期只有通过更换锌和电解液才能继续投入使用，配套维护难度较大，无法像锂电池那样反复循环充电。此外锌在长期充放电过程中产生的锌枝晶，会不断长大直到扎破隔膜发生短路现象。大电流放电时产生的热量也会影响电池的性能。

2) 电池的密封性。如果防水透气膜质量不好，电池外壳的孔隙就会存在很多风险比如电解液渗漏，水分蒸发和吸潮，都会影响电解液的浓度。半开放的结构也让外界的CO2有机会会进入电池内部造成电解液碳酸盐化，大大增加电池内阻而影响电池品质。

3) 自放电率很高。锌电极在碱性溶液中会溶解自放电并析放出H2， 对电量产生损耗。此外锌电极不均匀的表面会造成各区域的电化学活性有差异，这种电位高低差相当于电池内部形成很多微电池，加剧锌在电池中的腐蚀。

4) 催化剂的氧化还原能力。空气电极中的催化剂目前仍然时锌电池的短板，电压、效率和使用寿命会受到不同催化剂的氧化还原能力的影响。此外在一些低氧的高原地带以及通风不好的地区，很难得到足够的氧气来产生电能。

锌空气液流电池的前景

目前已经产业化的锌空电池主要集中在方形和纽扣这类一次性电池市场，需求更巨大的圆柱形锌电池一直没有突破性的进展。国际上美国和加拿大的公司走在了前面，宣称循环寿命可以达到5000次以上，能量效率可达75%，国内不少单位也进行了相关产品的开发和研究，但离商业化还有不小距离。以汽车市场为例，武汉2012年就首发了搭载锌空电池的新能源车，尽管价格只有锂电池公交的1/3，续航也更高。但时至今日仍无法改变锂电池动力的技术路线，基本没有批量装车的可能。根本原因还是在于技术瓶颈没有突破，比如更换锌和补充电解液就需要专业人员和设备，前期设施就需要大量投资，整个配套产业没有成熟的情况下车厂也不敢盲目押宝，而锂电池相关的投资布局已经展开，相关市场已经抢占。因此锌空气液流电池未来发展方向应该是突破自身技术难点，力争在大型储能或者新型领域上占据一席之地。