目前，世界各國都在為研發(fā)汽車新能源，進(jìn)一步降低汽車尾氣對(duì)環(huán)境帶來的污染，采取著不同措施，一些新能源不斷被利用到現(xiàn)代的汽車中，比如天然氣，氫能源，電動(dòng)能源，燃料電池等，而燃料電池就是各個(gè)汽車廠家和科研機(jī)構(gòu)著力研究的一個(gè)方向。在目前的燃料電池技術(shù)中，有一種新的電池技術(shù)-----鐵電池技術(shù)。

目前國內(nèi)外研討的鐵電池有高鐵電池和鋰鐵池兩種。高鐵電池是一種以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽(K2FeO4、BaFeO4等)作為高鐵電池的正極材料制作的，具有能量密度大、體積小、重量輕、壽命長、無污染等特點(diǎn)的新型化學(xué)電池;另一種是鋰鐵電池，主要是磷酸鐵電池，開路電壓在1.78V-1.83V，工作電壓在1.2V-1.5V，比其他一次電池高0.2-0.4V，而且放電平穩(wěn)、無污染、安全、性能優(yōu)良。

高鐵電池作為電池正極的一種新型化學(xué)電池。其具有能量密度大、放電穩(wěn)定、體積小、重量輕、壽命長、不消耗電解液、無污染等優(yōu)點(diǎn)，特別適合需要大功率、大電流的場(chǎng)合，如數(shù)碼相機(jī)、攝影機(jī)等電子產(chǎn)品，與鋰電池相比，高鐵電池性價(jià)比更高。

高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)：

目前市場(chǎng)上的民用電池比功率只有60-135w/kg,而高鐵電池可以達(dá)到1000w/kg以上，放電電流是普通電池的3-10倍。高鐵酸鹽物質(zhì)在電池反應(yīng)中可以得到3個(gè)電子,所以有相對(duì)較高的容量。高鐵酸鋰的理論容量高達(dá)601Ah/kg。高鐵酸鋇的理論容量也有313Ah/kg。而MnO2的容量為308Ah/kg。高鐵電池放電穩(wěn)定。如Zn-K2FeO4，70%以上的放電時(shí)間在1.2-1.5V。制造高鐵電池的原料豐富，鐵是地殼中最為豐富的元素之一，鐵在地殼中的含量為4.75%(與之相比，鋅錳電池的主要原料錳的含量為0.088%)。同時(shí)每mol+6價(jià)鐵能產(chǎn)生3mol電子，而每mol+4價(jià)錳僅能產(chǎn)生1mol電子，鐵的用量僅是錳的1/3，大大節(jié)約了資源，降低了原料的成本。市面上MnO2大約9000元/每噸，F(xiàn)e(NO3)3大約7500元/每噸。且高鐵電池綠色無污染。高鐵酸鹽放電后的產(chǎn)物為FeO-OH或Fe2O3-H2O，無毒無污染，對(duì)環(huán)境友好。不需要回收。

高鐵電池的正極：

高鐵電池的正極材料是高鐵酸鹽，比如：K2FeO4、BaFeO4等，在電池放電反應(yīng)中，+6價(jià)鐵得到3個(gè)電子，轉(zhuǎn)化為+3價(jià)鐵(一般為鐵的氧化物)，所以有相對(duì)較高的容量。

以高鐵酸鹽為正極材料取代商業(yè)鋅錳電池中的MnO2即可組成高鐵一次電池。其電池反應(yīng)為:

K2FeO4+3/2Zn—→1/2Fe2O3+1/2ZnO+K2ZnO2

高鐵電池的負(fù)極：

在高鐵電池中，可作為電池負(fù)極的材料也很多，包括鋅、鋁、鐵、鎘和鎂等。

1、鋅(Zn)

根據(jù)鋅的金屬特性，其電極電勢(shì)較低，因而比能量和比功率都比較高。而且鋅具有較好的放電性能，價(jià)格便宜，來源豐富。在化學(xué)電源中得到廣泛的應(yīng)用。目前應(yīng)用形式主要有Zn-MnO2電池和Zn-空氣電池。

在堿性溶液中，鋅電極反應(yīng)除了形成鋅酸鹽外，最終產(chǎn)物主要為固相的氧化鋅：

Zn+2OH—→Zn(OH)2+2e;

Zn(OH)2+2OH—→Zn(OH)42-;

Zn(OH)42—→ZnO+H2O+2OH-;

總反應(yīng)為：Zn+2OH—→ZnO+H2O+2e

對(duì)于Zn負(fù)極，在應(yīng)用高鐵電池應(yīng)用中有著一定的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殇\電極作為負(fù)極材料在堿性溶液中有著較成熟的理論和工藝積累，有許多可借鑒的技術(shù)。

2、鋁

鋁作為高鐵電池的負(fù)極，會(huì)遇到兩個(gè)問題：

一是鋁在堿性溶液中的腐蝕問題：在強(qiáng)堿性溶液中，鋁的溶解速度很快，同時(shí)產(chǎn)生大量的氫氣，對(duì)高鐵酸鹽來說，穿過隔膜的氫氣會(huì)加速高鐵酸鹽的分解;

二是鋁在陽極過程中表面產(chǎn)生沉積物會(huì)阻止電極的反應(yīng)。

可以通過合金化和電解液添加劑這兩個(gè)途徑來克服上述問題。

通過添加一些元素形成二元或多元鋁合金，如添加Ga、Sn、In等金屬可以改變鋁表面沉積物的組成結(jié)構(gòu)，提高鋁的陽極電位，同時(shí)增強(qiáng)鋁抗自腐蝕的能力。在電解液中添加其它物質(zhì)也可以改善電極反應(yīng)產(chǎn)物的晶型,從而起到抑制腐蝕和提高陽極電位的作用。如添加In(OH)3可以有效減小腐蝕，而添加Ga2O3、Na2SnO3或檸檬酸鈉等都可以對(duì)活化電極起到有效的作用。