鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1018次 | 2021年08月25日
鋁燃料動(dòng)力鋰電池的重大進(jìn)展
世界上第一個(gè)燃料動(dòng)力鋰電池是威廉·格羅夫(WilliamGrove)1939年發(fā)明的,至今已有78年的歷史,經(jīng)這些年的發(fā)展,已從單體鋁燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展到有各種實(shí)用價(jià)值的電源(供電系統(tǒng)),如德陽(yáng)東深新能源科技有限公司的堆砌式發(fā)電站和車(chē)載移動(dòng)電站等。電池陽(yáng)極為發(fā)生氧化反應(yīng)的鋁板,是電子流出的電極,陰是指發(fā)生還原反應(yīng)的電極,是電子流入的電極。
我國(guó)鋁燃料動(dòng)力鋰電池的發(fā)展
世界上鋁燃料動(dòng)力鋰電池的較大規(guī)模研發(fā)始于上世紀(jì)60年代的美國(guó),上世紀(jì)70年代他們聚集于航海航標(biāo)燈、礦井照燈等電源用電池的研究;上世紀(jì)80年代加拿大鋁電源公司(AluminumPower)采用鋁合金陽(yáng)極和有效的空氣(氧)電極制成的電池體系在便攜式電源、備用電源推向市場(chǎng),為鋁燃料動(dòng)力鋰電池的商化使用作出了很大貢獻(xiàn);2014年六月國(guó)外媒體報(bào)道了美國(guó)鋁業(yè)公司與以色列菲涅金公司(Phinergy)聯(lián)合研發(fā)的動(dòng)力鋁燃料裝置在汽車(chē)上進(jìn)行路況試跑,續(xù)航里程達(dá)1600km的世界紀(jì)錄,在燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展史上具有里程碑意義,為動(dòng)力鋁燃料動(dòng)力鋰電池的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn),使菲涅金公司成為世界鋁燃料動(dòng)力鋰電池的領(lǐng)跑者。這種鋁燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)陽(yáng)極由50塊鋁板組成,每塊質(zhì)量500g,總質(zhì)量25kg,每一塊鋁板供應(yīng)的電力可使電動(dòng)汽車(chē)行駛32km。2014年二月,美國(guó)鋁業(yè)公司與菲涅金公司就鋁燃料動(dòng)力鋰電池的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)簽訂了合作協(xié)議,并于六月初在加拿大蒙特利爾一級(jí)方程式賽道上對(duì)鋁燃料動(dòng)力鋰電池電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行了試駕,計(jì)劃于2017年實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)專(zhuān)用鋁燃料動(dòng)力鋰電池批量加工,推向世界市場(chǎng)。
我國(guó)對(duì)鋁燃料動(dòng)力鋰電池研發(fā)始于上世紀(jì)90年代,現(xiàn)已成為世界最大的鋁燃料動(dòng)力鋰電池研發(fā)與加工國(guó),但研發(fā)技術(shù)與美國(guó)、以色列相比還有一些差距。我國(guó)從事相關(guān)技術(shù)研究的單位緊要有我國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所、大連物理化學(xué)研究所、船舶重工712所、北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、武漢大學(xué)、天津大學(xué)、北京有色金屬研究總院、四川德陽(yáng)東深新能源科技有限公司、臺(tái)州非常新能源科技有限公司、云南冶金集團(tuán)創(chuàng)新金屬燃料動(dòng)力鋰電池股份有限公司等。截至2016年我國(guó)加工新能源動(dòng)力鋰離子電池的大大小小公司約有150家。
東深新能源科技有限公司
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
該公司成立于2011年十月,位于四川省德陽(yáng)市旌陽(yáng)區(qū)高新產(chǎn)業(yè)區(qū),國(guó)家高新技術(shù)公司,擁有自主知識(shí)及歐盟、美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利多項(xiàng),目前國(guó)內(nèi)唯一《鋁-空氣金屬料發(fā)電堆》標(biāo)準(zhǔn)備案公司,與美國(guó)UL總部、香港加工力促使局(HKPC)共同制定了鋁燃料動(dòng)力鋰電池UL國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)鋁燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)化公司之一,使我國(guó)鋁燃料動(dòng)力鋰電池的研發(fā)及市場(chǎng)化取得重大進(jìn)展。
東深新能源科技有限公司自2011年成立以來(lái),取得的階段性成績(jī)有:2012獲得《燃料動(dòng)力鋰電池的結(jié)構(gòu)和制備辦法》專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓?zhuān)?013年制成50kW鋁燃料發(fā)電機(jī)樣機(jī);2014年核心材料和關(guān)鍵技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性沖破;2015年新能源汽車(chē)動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)大功率鋁燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目列入省科技廳支撐計(jì)劃,鋁燃料動(dòng)力鋰電池不間斷電源系統(tǒng)(UPS)被省經(jīng)委和省財(cái)政廳認(rèn)定為四川省重大技術(shù)裝備省內(nèi)首臺(tái)(套)產(chǎn)品;2016年《大功率鋁燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)》獲PCT(專(zhuān)利合作協(xié)定)歐盟授權(quán)英、法、德、意生效;2016年與我國(guó)鐵塔集團(tuán)簽訂1000臺(tái)基站不間斷電源系統(tǒng)合同,實(shí)現(xiàn)了鋁燃料動(dòng)力鋰電池的商業(yè)化加工。
當(dāng)下,東深新能源科技有限公司加工鋁燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)有兩大類(lèi):容量型(STK-X),緊要適用于不間斷電源,容量大,比功率小,使用于通訊基站、移動(dòng)式充電樁、智能微電網(wǎng)等;功率型(FMG-X),這種電源功率大,容量小,緊要用作牽引動(dòng)力,使用于車(chē)輛、航天器、艦船等。
2017年二月二十四日,我國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)陳全訓(xùn)、副會(huì)長(zhǎng)文獻(xiàn)軍等一行在考察德陽(yáng)東深新能源科技有限公司時(shí)興奮地說(shuō):“你們做了一件非常有意義的事情,鋁燃料動(dòng)力鋰電池理論性的探討走到了產(chǎn)業(yè)化,這是新能源革命沖破,你們是開(kāi)拓者?!标惾?xùn)對(duì)該公司寄予厚望,他對(duì)公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)說(shuō):“鋁燃料動(dòng)力鋰電池是個(gè)好項(xiàng)目,但要形成商品化、市場(chǎng)化將有大量事情要做,你們是開(kāi)拓者,我國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)將支持你們的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和推廣使用,充足利用我們協(xié)會(huì)的優(yōu)點(diǎn),為你們供應(yīng)幫助,今后我們要持續(xù)跟蹤,希望你們的事業(yè)成功發(fā)展?!?/p>
非常新能源科技有限公司(SUPER)
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
該公司位于浙江省臺(tái)州市,在研發(fā)鋁燃料動(dòng)力鋰電池范疇取得驕人的業(yè)績(jī),已開(kāi)發(fā)出各種大中小型電源投入市場(chǎng),與北京大學(xué)、臺(tái)州市政府合作成立了“臺(tái)州市非常金屬燃料動(dòng)力鋰電池研究中心”,致力于提升鋁燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、開(kāi)發(fā)混合系統(tǒng)并使用于電動(dòng)汽車(chē)范疇以及新的金屬燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)等研究。
公司加工的多項(xiàng)鋁燃料動(dòng)力鋰電池參加了2016美國(guó)拉斯維加斯展覽。擁有一系列核心技術(shù):鋁合金電極的制備,陽(yáng)極自腐蝕的抑制與鈍化抑制及放電活性的提高;氧還原催化材料的制備及空氣擴(kuò)散電極的繼續(xù)化加工;含活性添加劑電解液的制備與電解液解決系統(tǒng),可以抑制陽(yáng)極腐蝕,減少極化,提高電池效率;電解液循環(huán)系統(tǒng)、空氣流通保障系統(tǒng)和電池包熱管理系統(tǒng);電池系統(tǒng)機(jī)械式再充電,合金陽(yáng)極放電后機(jī)械換新;放電產(chǎn)物和電解液聚集再生解決,制備高純納米氧化鋁,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物價(jià)值提升,所有物質(zhì)循環(huán)再利用。
采用新型催化劑配方制備空氣電極,成本低、性能高,其單位面積放電密度已達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平,填補(bǔ)了該類(lèi)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)空白。2013年率先建成國(guó)內(nèi)首條繼續(xù)化空氣電極加工線(xiàn)。
公司獲得10余項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利,擁有國(guó)內(nèi)和國(guó)際專(zhuān)利授權(quán),形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)體系。利用電化學(xué)辦法將發(fā)電產(chǎn)物制成高附加值納米級(jí)氧化鋁,或?qū)⑹羌庸ぜ{米級(jí)氧化鋁的全新革命性技術(shù),已在范疇獲得使用,榮獲全軍科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
云南冶金集團(tuán)創(chuàng)能金屬燃料動(dòng)力鋰電池股份有限公司
創(chuàng)能公司自主研發(fā)鋁燃料動(dòng)力鋰電池關(guān)鍵材料及其制備技術(shù)填補(bǔ)了云南省在此范疇的空白:空氣極成本低,而且使用壽命長(zhǎng)達(dá)7000h,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平;自主加工的特種鋁合金陽(yáng)極板不但加工成本低,而且其性能可與奧科寧克鋁業(yè)公司的高純鋁板相媲美;電解液性能達(dá)到世界領(lǐng)先水平,實(shí)現(xiàn)了廢電解液綜回收制備高附加值超細(xì)氧化鋁粉、阻燃劑等多種產(chǎn)品的加工;產(chǎn)品獲得授權(quán)專(zhuān)利4項(xiàng)、公司標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng);已建成20MW鋁燃料動(dòng)力鋰電池包裝加工線(xiàn),主導(dǎo)產(chǎn)品為隨身電源、大中型備用電源、動(dòng)力電源、輔助材料等,電源產(chǎn)品加工量力可達(dá)20萬(wàn)臺(tái)/年。
鋁燃料動(dòng)力鋰電池發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前全世界動(dòng)力電源研發(fā)單位與加工公司都把力量投放于燃料動(dòng)力鋰電池,而鋁燃料動(dòng)力鋰電池的開(kāi)發(fā)又是重中之重,因?yàn)殇X燃料動(dòng)力鋰電池具有可比擬的諸多優(yōu)勢(shì):鋁的資源豐富,價(jià)格合理,鋁燃料動(dòng)力鋰電池制造成本約為500元/kWh,是鋰離子電池加工成本4000元/kWh的1/8;用于汽車(chē)上,運(yùn)行成本與燃油汽車(chē)的相當(dāng)或更低一些,鋁燃料動(dòng)力鋰電池汽車(chē)百公里約消耗3kg鋁、5L水與電解液,運(yùn)行成本約59元,而一般乘人車(chē)的油耗約8L/100km,按7.63元/L計(jì)算約合61元;續(xù)航能力高于鋰離子電池,鋁燃料動(dòng)力鋰電池比能量可達(dá)到350Wh/kg——500Wh/kg,是鋰離子電池120Wh——150Wh/kg的3倍,因此在同等質(zhì)量時(shí),鋁燃料動(dòng)力鋰電池?cái)y帶電量為鋰離子電池的3倍,續(xù)航里程也是鋰離子電池的3倍;更換方便,鋁燃料動(dòng)力鋰電池消耗的是鋁及水,運(yùn)行過(guò)程中只要換鋁板與加適量水,操作簡(jiǎn)便;綠色環(huán)保,鋁燃料動(dòng)力鋰電池運(yùn)行期間緊要副產(chǎn)物是Al(OH)3,不但對(duì)環(huán)境無(wú)害,而且可回收,制成納米級(jí)Al2O3粉;絕對(duì)安全,不會(huì)出現(xiàn)燃燒爆炸。
國(guó)外簡(jiǎn)況
奧科寧克鋁業(yè)公司與以色列菲涅金公司在開(kāi)發(fā)鋁燃料動(dòng)力鋰電池方面居世界領(lǐng)先水平,為此范疇技術(shù)與制造工程的領(lǐng)跑者。日本豐田汽車(chē)公司研究院(ToyotaResearchInstitute)將與美國(guó)斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院(MIT)、密歇根大學(xué)、紐約州立水牛城大學(xué)、康涅狄格大學(xué)以及英國(guó)的伊利卡(Ilika)研究所等合作研發(fā)基于人工智能(AI)的新能源電池材料。
我國(guó)工信部對(duì)汽車(chē)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定辦法
2017年四月,國(guó)家工信部、發(fā)改委、科技部、財(cái)政部等有關(guān)部門(mén)聯(lián)合印發(fā)出臺(tái)《促使汽車(chē)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)辦法》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《行動(dòng)辦法》)。《行動(dòng)辦法》提出分三個(gè)階段推進(jìn)我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池發(fā)展:2018年,提升現(xiàn)有產(chǎn)品性?xún)r(jià)比,保障高品質(zhì)電池供應(yīng);2020年,基于現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)的新一代鋰離子動(dòng)力鋰離子電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模使用;2025年,采用新化學(xué)原理的新體系電池力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革和開(kāi)發(fā)探測(cè)。
《行動(dòng)辦法》提出了5個(gè)方面的發(fā)展目標(biāo):大幅提升產(chǎn)品性能,2020年動(dòng)力鋰離子電池系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)比現(xiàn)有水平提高一倍達(dá)到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下,2025年動(dòng)力鋰離子電池單體比能量達(dá)到500Wh/kg;二是產(chǎn)品安全性滿(mǎn)足大規(guī)模使用需求,實(shí)現(xiàn)全生命周期的安全加工和使用;三是產(chǎn)業(yè)規(guī)模合理有序發(fā)展,2020年行業(yè)總產(chǎn)量1000億Wh、形成產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模400億Wh以上的龍頭公司;四是關(guān)鍵材料及零部件取得重大沖破,2020年形成具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型骨干公司;五是高端裝備支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展,2020年實(shí)現(xiàn)裝備智能化發(fā)展、制造成本大幅降低。
《行動(dòng)辦法》提出了實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的9項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù):建設(shè)動(dòng)力鋰離子電池創(chuàng)新中心,執(zhí)行動(dòng)力鋰離子電池提升工程,增強(qiáng)新體系動(dòng)力鋰離子電池研究,推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展,提升產(chǎn)品質(zhì)量安全水平,加快建設(shè)完善標(biāo)準(zhǔn)體系,增強(qiáng)探測(cè)分解和評(píng)價(jià)能力建設(shè),建立完善安全監(jiān)管體系,加快關(guān)鍵裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。
《行動(dòng)辦法》的出臺(tái)對(duì)加快推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展將起到巨大用途。