铝空气电池（英文名：铝air 蓄电池），是以铝金属或铝合金为负极，空气电极为正极，中性或碱性水溶液为电解质的一种新型化学电源。
铝空气电池的负极在放电时被不断消耗，生成Al(OH)3；正极一般采用多孔的高催化活性电极，在放电时通过氧还原反应将空气中的氧还原成OH-。其为一次电池，需要更换铝极板才能重新使用。铝空气电池具有理论比能量高、质量轻、无毒环保、铝资源丰富、寿命长、适应性强等优势，但也存在比功率中等、充放电缓慢、自放电率高、需热管理等不足。铝空气电池已应用于潜艇动力系统、电动汽车、发电站和电信基站等领域。
20世纪60年代，Zaromb和Trevethan验证了碱性铝空气电池技术上的可行性。20世纪80年代，美国水下武器研究中心、加拿大国防研究所等开始研究适用于水下电源的铝空气电池。20世纪90年代后，铝空气电池在便携电源、应急电源、车用电源和水下电源领域有较大的发展。2013年，美国Alcoa公司和以色列Phinergy公司开发出铝空气电池动力系统，让电动汽车持续行驶1600公里。2014年，Phinergy公司展示了100公斤铝空气电池可为电动汽车提供行驶3000公里的能量。2023年，天津大学胡文彬、吴忠团队解决了铝空气电池放电副反应严重的问题。
历史沿革
铝空气电池的发展已有几十年的历程。在20世纪60年代，Zaromb和Trevethan已经验证了碱性铝空气电池技术上的可行性，吸引了许多西方科研人员的关注。20世纪80年代，美国水下武器研究中心、加拿大、挪威国防研究所等开始研究适用于水下电源的铝空气电池，其中加拿大的Aluminum Power公司采用铝合金阳极和有效的空气电极组成的电池体系，可以实现的实际比能量，的实际比功率，并且提出了研制出无人机用250瓦碱性铝空气电池、水下无人航行器铝空气电池和6千瓦的铝空气电池备用储能。总的来说，在20世纪80年代，已经研制出了较安全、可靠的铝空气电池体系。进入20世纪90年代后，铝空气电池得到了迅速发展，尤其在便携电源、应急电源、车用电源和水下电源都有较大的发展。
2013年，美国Alcoa公司和以色列Phinergy公司开发出了一个由50个单体电池组装的铝空气电池动力系统，能够让电动汽车持续行驶1600公里。2014年美国先进汽车电池会议上，Phinergy公司展示了100公斤铝空气电池可为电动汽车提供行驶3000公里的能量，具有非常大的影响。2016年10月22日，云铝股份与创能公司合资成立云南云铝慧创绿能电池有限公司，新公司投资建设20兆瓦铝空气电池生产线，具备20万台/年电源产品的生产能力。2016年11月8日，德阳东深新能源科技有限公司1000台铝空气金属燃料UPS（UPS电池）正式下线，这些铝空气电池将被用于德阳铁塔基站备用电源，代替原来的柴油发电机和铅酸电池。据悉，这是中国首次铝空气电池的商业化推广。
截至2017年，空天科技联合天津大学，研究攻克了铝阳极放电中途钝化与自放电大、空气电极催化剂催化效率低与价格高三大核心技术难题；中国动力与PHINERGY成立合资公司，计划在大巴、旅游车、物流汽车及运动型MPV等电动车型推广铝空气电池；北京大学台州金属燃料电池研究中心在铝空气电池研发方面已走在中国前列，并开始实现产业化生产。该公司已与浙江吉利汽车研究院有限公司合作，并在吉利熊猫车上进行了路试；2017年2月，云南冶金集团股份有限公司创能金属燃料电池股份有限公司通过自主研发，突破了铝空气电池关键材料及其制备技术。
2023年，天津大学胡文彬、吴忠团队解决了铝空气电池放电副反应严重的突出问题，实现了这类电池大功率、稳定长效放电，能量密度突破900瓦时/公斤，已经在分布式污水处理设备和水面潜行器的供能系统开展了示范应用，如果用于汽车动力电池，可实现2500公里以上的超长续航。2025年10月，工业和信息化部装备工业发展中心明确将“金属空气电池”列为新一代电池研发工作。2026年2月，安徽理工大学教授张雷研究团队受生物体系高效传质与催化机制启发，创新性地构筑了一种具有多级管状结构纳米反应器。研究表明，该过渡金属基电催化剂在铝空气电池中展现出优异的氧还原反应活性与稳定性，其整体性能可媲美传统贵金属催化剂。相关研究成果发表于《先进材料》。
分类
电解液的成分会对铝空气电池的性能产生较大影响。根据电解液的不同，铝空气电池主要可以分为两种类型。
中性铝空气电池
铝空气电池的中性电解液体系通常使用溶液，在中性电解质中国铝业金属或铝合金的腐蚀速率相对较小，但是负极表面的钝化严重，并且反应产物会附着在负极表面，导致负极的极化增加，使得电池的工作电压和功率都难以提高。此外，负极产生的主要以溶胶的形式存在，溶胶一方面会包覆在空气电极表面，对其性能造成一定的影响；另一方面溶胶会留存在电解质中，导致电解质的电导率降低，电池的电阻增加，输出功率降低。
碱性铝空气电池
相对于中性电解质来说，碱性电解质具有更高的电导率，并且可以溶解铝电极表面形成的氧化铝钝化膜，可以提高电池的工作电压。铝电极的放电产物在碱性电解质中具有一定的溶解度，因此碱性铝空气电池在一定程度上比中性铝空气电池更具有优势。但是，铝金属在碱性溶液中的析氢腐蚀速率较大，会降低电池的输出功率和铝电极的利用率，因此，降低铝电极的自腐蚀速率是提高碱性铝空气电池性能的主要措施。
工作原理
铝空气电池的负极在放电时被不断消耗，生成AI(OH)3；正极一般采用多孔的高催化活性电极，在放电时通过氧还原反应将空气中的氧还原成OH-。铝空气电池不同于锂空气电池，它没有充电过程，是一般意义上的一次电池，需要更换铝极板才能重新使用。
铝空气电池的电解液通常为碱性或中性。
阳极反应：
阴极反应：
总反应：
阳极反应：
阴极反应：
总反应：
然而，由于铝为两性金属，在碱性溶液中会发生严重的析氢副反应（HER），反应如下：
研究提出“全路径氧管理”概念，即优化氧气从吸附、扩散到催化反应的全过程，是提升电池性能的关键。副反应如析氢反应会导致铝腐蚀、自放电和产热，反应产物氢氧化铝也需要重复冶炼利用。
主要特点
优势
1、比能量大：铝空气电池的理论比能量可达8100瓦时/公斤，远高于当今各类电池的比能量。
2、质量轻：同样能量的铝空气电池总质量仅为铅酸蓄电池质量的12%；
3、无毒危险：电池电化学反应消耗铝、氧气和水，生成，后者是用于污水处理的优良沉淀剂，可以回收循环使用；
4、资源充足：铝原材料丰富。
5、使用寿命长：铝电极可以不断更换，因此铝空气电池寿命的长短取决于空气电极的工作寿命。
6、适应性强：电池结构和使用的原材料可根据使用环境和要求而变动，具有很强的适应性。
不足
1、比功率中等：由于空气电极的工作电势远离其热力学平衡电位，其交换电流密度很小，电池放电时极化很大，导致电池的比功率只能达到50∼200 瓦/公斤。
2、铝空气电池是一种释放电能的化学反应装置，不能反复充电，需要更换铝电极才能继续工作；
3、充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大；
4、需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。
制备方法
该制备方法以工业铝合金为阳极、镍锰基复合材料为阴极核心催化剂、6摩尔/升氢氧化钾溶液为电解液，核心分为镍锰基复合材料制备、空气阴极制备、电池组装三个关键步骤。
1、将1.01克高锰酸钾加入54毫升去离子水中，再加入2克质量分数37%的浓盐酸，室温磁力搅拌30分钟至溶液均匀；
2、将混合溶液转移至100毫升F4反应釜，130℃水热反应10小时；
3、反应结束后冷却至室温，产物离心分离，沉淀用去离子水与乙醇交替清洗3次；
4、60℃真空干燥过夜，得到α-MnO₂粉末。
1、按α-MnO₂：氧化镍=9～10：4～5的摩尔比取料，加入无水乙醇（优选用量：9～10毫米olα-MnO₂+4～5mmol氧化镍对应30～50毫升无水乙醇），超声混合30分钟；
2、60℃磁力搅拌至乙醇完全挥发，将所得混合物手动研磨30分钟；
3、研磨后物料转移至管式炉，以5～8℃/分钟的升温速率升温至600～900℃（最优750℃），焙烧12～15小时；
4、焙烧完成后自然冷却至室温，得到镍锰基复合材料（催化性能与商用20%Pt/C催化剂媲美）。
1、按镍锰基复合材料：科琴黑：活性炭=6～7：2～3：6～7的质量比取料，加入质量分数5%的F4分散液和乙醇，磁力搅拌至形成均匀浆料；
2、将浆料涂覆在泡沫镍集流体上，涂覆厚度控制为0.3～0.4毫米；
3、涂覆后在热压机上压制3分钟，随后置于60℃环境中真空干燥8小时，得到空气阴极。
1、阳极选择：选用1060/6061/7075工业铝合金（优选1060，耐蚀性与99.99%高纯铝相当，成本更低）；
3、组装要求：将工业铝合金阳极、上述制备的空气阴极与KOH电解液组装为电池，阴极、阳极与电解液的接触面积均控制为1cm²；
4、完成组装后，即可得到铝空气电池。
应用
铝空气电池已在多个领域展现出广泛的应用前景，包括潜艇动力系统、电动汽车、发电站和电信基站等。
铝空气电池尤其在海洋动力应用领域展现出优势，这得益于其采用海水电解液，从而提供更好的能量密度和续航里程。此外，其固有的环境友好性确保了运行过程中海洋生态系统的保护，因为不会产生腐蚀性副产物或有毒排放物。这种高性能和生态安全性的结合，使铝空气电池成为潜艇系统、自主水下航行器和各种水下仪器的理想电源。
由于铝空气电池轻量化结构和优异的比能量特性，铝空气电池成为纯电动汽车和冷链物流车辆的首选动力系统。这些系统展现出双重技术优势：提高续航里程以满足不断增长的长续航电动汽车需求，以及系统性的减重策略协同作用，有助于提高能量利用效率和降低运行能耗。
铝空气电池因其体积小、重量轻、使用寿命长、运行噪音低等优点，在变电站和通信基站等场所作为备用电源展现出优势。这些特性解决了传统电池在高负载和长时间运行下的性能衰减问题，确保了稳定可靠的供电。因此，铝空气电池在应急电源系统和离网供电应用中尤为重要。
水下设备的动力电源
开发海洋资源，进行海底石油开采，搭建深远海智能观测系统，都需要可以在海水下长时间工作的用电设备，并且这些设备大多不需要太高的航速，因此要求所使用的电源具有高的能量密度。铝空气电池可以直接使用海水作为电解质，并且可以满足在海水中长时间供电的需求。
电动车的电源
电动车的能源系统是制约电动车产业发展的关键因素。由于蓄电池和锂电池的实用性和工艺成熟度，市面上的电动车电源大多采用铅酸蓄电池和锂电池。但是它们的比能量低，在很大程度上制约了电动车的续航里程。因此，开发一种高比能的新型能源电池成为电动车普及的关键问题。铝空气电池具有的高比能量，是电动车的续航能力能够与汽油车相媲美的基本保证。另外，铝空气电池的机械式充电方法可以保证电车使用的方便快捷。这也是锂电池等二次电池所做不到的。
便捷备用电源
有相当一部分的山区、林区等偏远地区存在无工业电或者电力不足的情况，低功率、高比能的铝空气电池可以满足居民日常的照明、小型电气设备的使用。另外，对于矿井、海上资源勘探等场所，非常需要长寿命、高能量密度的电源。在20世纪70年代时，小功率的铝空气电池就已经实际应用在了航海航标灯和矿井照明上。在便携电源领域，Aluminum 功率公司所生产的铝空气电池相比于Cd-Ni电池在能量密度上有了较大的提升，其电池电压达到了24V，功率达到了3千瓦。
安全信息
铝空气电池的铝阳极在碱性电解液中会发生快速自腐蚀，并伴随剧烈的析氢反应，导致电解液短时间内沸腾，通常使用时长不超过15分钟，会出现“烧开水现象”。铝电极的自腐蚀会严重降低阳极的利用效率；生成的氢气具有易燃易爆的危险，其在空气中的爆炸浓度范围为4%~75%（体积比）。这种腐蚀引起的容量损失和析氢危险直接影响铝空气电池在潜艇动力系统、电动汽车和备用电源等关键应用中的安全性和使用寿命。
为了应对这些挑战，研究人员开发了多种缓解策略，包括铝阳极合金化、电解液添加剂、新型电解液、阳极表面处理、电池结构设计以及多种策略的综合应用。除了中性和碱性体系外，酸性凝胶聚合物电解质（GPE）也代表了一种新兴的缓解阳极腐蚀挑战的替代方案。值得注意的是，研究表明，使用浓盐酸水凝胶制备的固态强酸性电解质可用于铝空气电池。
参考资料 >
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Aluminum–air batteries: current advances and promises with future directions.ncbi.2026-03-20
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解析铝空气电池技术的“前世今生”.中国有色金属报.2026-03-19
未来绿色储能：金属空气电池.光明网.2026-03-19
冶金集团铝空气电池 填补我省空白.yndaily.2026-03-19
纳米反应器给铝空气电池搭建输氧“高速路”.科学网.2026-03-19
Recent progress in inhibition of hydrogen evolution reaction in alkaline Al-air batteries.nso-journal.2026-03-25
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铝–空气电池用阳极铝合金的掺杂改性.hanspub.2026-03-25
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【深圳特区报】“铝加上空气就能发电”.今日头条.2026-03-20