鉅大LARGE | 點擊量：803次 | 2021年10月25日
鋁空氣電池真的只需加清水就能續(xù)航嗎？
3000公里，有多遠?相當于從杭州自駕到麗江。假如駕駛汽油燃料汽車，這趟旅程的油費成本在2000元左右，假如駕駛電動汽車，能源成本或許會大大下降。不過，這可能嗎?
這在理論上將是可行的。日前，美國鋁業(yè)公司與以色列Phinergy公司在蒙特利爾向大眾展示了這樣一種具有超級續(xù)航能力的電池技術(shù)：100公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公里的足夠電量，只需每月加注清水。相比之下，特斯拉ModelS的電池超過500公斤，而行駛里程不到500公里。
鋁空氣電池真的只需加水就能續(xù)航?為何在電動汽車發(fā)展中，鋰離子電池成功超越鋁空氣電池，它的技術(shù)瓶頸在哪里?未來，鋁空氣電池能否取代鋰離子電池……今天，記者就電池未來新技術(shù)采訪了浙江吉利汽車研究院電動汽車研發(fā)高級項目經(jīng)理杜志強、車載電池系統(tǒng)高級工程師陳濤。
多用于應(yīng)急電源
“鋁空氣電池并不是傳統(tǒng)意義上用于多次存儲電能的電池，而是一種釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置?！标悵f，它的工作原理就是活性金屬在水中發(fā)生氧化反應(yīng)釋放能量的過程——通過電解液及特殊的電極材料，將釋放的能量以電能的形式輸出。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
通俗點說，有關(guān)鋁空氣電池來說，其中的活性金屬就是鋁，類似的還有鋅空氣電池、鎂空氣電池等，只是根據(jù)金屬的活性(在水或空氣中發(fā)生氧化反應(yīng)的劇烈程度)不同，所使用的電解液及其他輔助材料略有不同而已。
“‘只需加注清水’只是在電池的生命周期內(nèi)而言的，本質(zhì)上消耗的物質(zhì)是鋁，而不是水。”陳濤告訴記者，在電池工作過程中，源源不斷地輸出電能，金屬鋁也在源源不斷地被氧化而消耗，生成氫氧化鋁，出現(xiàn)電能是以消耗含有化學(xué)能的鋁為條件的?！?00公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公里的足夠電量”，行駛完3000公里后，電池的壽命就結(jié)束了，要重新安裝，即補充金屬鋁。
據(jù)介紹，鋁空氣電池早在20世紀60年代就已問世。但直到現(xiàn)在，它的研究多半還停留在理論階段，實際應(yīng)用的并不多。在國內(nèi)，它的研究多集中于應(yīng)急電源;而在國外，科學(xué)家或研究某種電極材料，或研究特殊應(yīng)用場合的電池系統(tǒng)，正試圖尋求鋁空氣電池應(yīng)用技術(shù)的突破。
安全風險待檢驗
“使用不便是鋁空氣電池目前最大的瓶頸?！标悵J為，除了較存儲電能的電池使用不便外，與其他氣體類的燃料動力鋰電池相比也有諸多不便，比如氫燃料動力鋰電池，可以將氫氣方便地加注、存儲、輸送至化學(xué)反應(yīng)裝置，但有關(guān)金屬固態(tài)物的鋁來說，顯然不方便。其次，副反應(yīng)較多、反應(yīng)過程不易控制，部分反應(yīng)生成物一定程度上阻礙反應(yīng)繼續(xù)進行，釋放大量熱，同時出現(xiàn)易燃易爆氣體。
在電動汽車的研發(fā)路上，鋁似乎正在扮演更重要的角色。一個有意思的現(xiàn)象是，美國特斯拉電動汽車的續(xù)航能力能提高到300公里至400公里，使用的電池重要是鎳鈷鋁三元材料，而我國電動汽車則使用的是鎳鈷錳。其中的金屬之差，正是鋁。
“特斯拉中采用的鋁材料，重要是應(yīng)用于可多次存儲電能的電池。它的用途是，提升電池的能量密度，同等重量的電池可以存儲更多電能，讓汽車的續(xù)駛里程更長。”陳濤認為，單從這一點來看，確實是一個突破。但由此帶來的安全風險有待實踐的進一步檢驗。
以鋰離子電池驅(qū)動的電動汽車難以普及，最大障礙是行駛里程有限，目前的續(xù)航能力大多在135公里至480公里之間，除非沿途有大量快速充電站，否則不宜駕駛電動汽車遠途旅行。少數(shù)大于200公里的車輛，價格又特別昂貴，無法普及。
車載還是未知數(shù)
鋁空氣電池能否替代鋰離子電池呢?吉利汽車研究院曾經(jīng)做過相關(guān)的仿真建模實驗，從汽車動力學(xué)角度研究鋁空氣電池作為電動汽車車載能源的應(yīng)用，關(guān)注其本身可釋放的電量及功率。
“從實驗結(jié)果來看，鋁空氣電池更適合作為續(xù)航備用電池?！倍胖緩娬f，鋁空氣電池是一個能量源，相有關(guān)可存儲電能的蓄電池而言，同等重量的鋁空氣電池所能釋放的電能更多，其能量密度高，但其可釋放的功率卻極低，單獨使用不滿足車用需求，特別是剛起動時。這就相當于一輛燃油汽車，油箱很大，但發(fā)動機很小，可以走很長的路，但走得很慢。相比之下，鋰離子蓄電池的車速會更加穩(wěn)定。如采用同等功率(即車輛具備同樣車速)的鋁空氣電池，其重量大概會是鋰離子蓄電池的4至5倍。
也就是說，一輛電動汽車的標配能量應(yīng)該是，實際使用中取鋁空氣電池所長，獲得更長的續(xù)駛里程，同時也要補鋁空氣電池所短，配一個功率型的電池，使車輛具備不錯的動力性能。
“有關(guān)車載應(yīng)用，鋁空氣電池依然是個未知數(shù)?！倍胖緩娬J為，目前鋁空氣電池在移動通訊設(shè)備和筆記本電腦上有些應(yīng)用，但都是實驗性的，并不是很廣泛。未來在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，還有很多技術(shù)問題亟待解決，能否成功成為電動汽車車載能源，還要靠市場最終選擇。在其他領(lǐng)域，從鋁空氣電池本身技術(shù)特點來看，作為應(yīng)急電源和移動電站似乎更合適。
而從目前吉利的電動汽車電池選擇上，基本與行業(yè)一致，即將量產(chǎn)車型以磷酸鐵鋰為主，正在研發(fā)的車型基本上都開始應(yīng)用三元材料。杜志強說，“我個人認為，未來的發(fā)展方向是在現(xiàn)有電池基礎(chǔ)上，新增燃料動力鋰電池，形成‘燃料動力鋰電池+蓄電池’的混合車載電源，在燃料動力鋰電池選擇上，氫燃料動力鋰電池優(yōu)于鋁空氣電池等金屬燃料動力鋰電池?！?/p>
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