電池黑科技!深度解析鋁空氣電池技術

2020-11-26 電子發燒友

　　鋁空氣電池是金屬空氣電池的一種，這種電池號稱是一種「僅加加水，就能續航3000Km」的怪物電池，能夠把市面上現存的電池都虐成渣！事實真的如此嗎？接下來，我們就對鋁空氣電池技術進行解析。

　　1、鋁空氣電池原理

　　鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產生化學反應，鋁和氧作用轉化為氧化鋁。

　　

　　2、鋁空氣電池的優勢和劣勢

　　鋁空氣電池的優勢主要體現在如下幾個方面：

　　①比能量大，鋁空氣電池的理論比能量可達8100Wh/kg；

　　②質量輕，同樣能量的鋁空氣電池總質量僅為鉛酸蓄電池質量的12%；

　　③無毒危險，可以回收循環使用；

　　④鋁原材料豐富。

　　鋁空氣電池的劣勢也很明顯：

　　①是一種釋放電能的化學反應裝置，不能反覆充電，需要更換鋁電極才能繼續工作；

　　②雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低；

　　③充電和放電速度比較緩慢，電壓滯後，自放電率較大；

　　④需要採用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱。

　　鋁空氣電池與現今的鋰離子電池相比的優劣如下表所示。

　　

　　3、鋁空氣電池發展簡史

　　鋁空氣電池的問世到現在也有70多年了，現在就簡單總結一下國內外這種電池的「演化」。

　　

　　4、國內外鋁空氣電池產業化現狀

　　2015年，美國鋁業公司與以色列Phinergy公司在位於蒙特婁的維倫紐夫賽車場展示了裝配有100公斤重鋁空氣電池的賽車可行駛1600公裡的世界紀錄，許多媒體都做出「鋁空氣電池是傳統電池秒殺者」的報導。

　　目前國內涉及到鋁空氣電池的企業主要有三家，分別是空天科技、雲鋁股份和中國動力。

　　空天科技有限公司是一家專業從事鋁空氣電池的研發高科技企業。據悉，空天科技聯合天津大學，研究攻克了鋁陽極放電中途鈍化與自放電大、空氣電極催化劑催化效率低與價格高三大核心技術難題，以及空氣電極防水膜「冒汗」漏液等技術難題，掌握了具有自主智慧財產權的電池製造核心技術。其開發的鋁空氣電池具有功率密度高、比能量高、壽命長、對環境無汙染、安全、成本低等特點，研製出了100W、200W、500W、1kW、3kW、5kW等不同功率等級的鋁空氣電池模塊，並初步形成了產業化格局。

　　2016年10月22日，雲鋁股份與創能公司合資成立雲南雲鋁慧創綠能電池有限公司，新公司將投資建設20MW（兆瓦）鋁空氣電池生產線，具備20萬臺/年電源產品的生產能力。

　　中國動力與PHINERGY成立合資公司，計劃在大巴、旅遊車、物流汽車及運動型多用途汽車等電動車型推廣鋁空氣電池。

　　另外，北京大學-台州金屬燃料電池研究中心在鋁空氣電池研發方面已走在全國前列，並開始實現產業化生產。該公司已與吉利汽車研究院合作，並在吉利熊貓車上進行了路試，目前為止，該公司是國內唯一一家可以使用鋁空氣電池驅動電動車而續航裡程遠大於採用鋰電池的公司。

　　2016年11月8日，德陽東深新能源科技有限公司1000臺鋁空氣金屬燃料UPS（不間斷電源）正式下線，這些鋁空氣電池將被用於德陽鐵塔基站備用電源，代替原來的柴油發電機和鉛酸電池。據悉，這是全國首次鋁空氣電池的商業化推廣。

　　5、鋁空氣電池前景

　　國內鋁空氣電池研發如火如荼，是否意味著鋁空氣電池馬上就可以商業化了呢？筆者認為鋁空電池目前要實現商業化，難度非常的大。

　　第一，關鍵技術未取得突破，空氣電極極化和氫氧化鋁沉降等問題是影響金屬空氣電池走向市場化的重要障礙，鋁空氣電池性能的提高遇到很大的瓶頸，目前尚處於實驗室階段。

　　第二，國內現在還不具備鋁空氣電池商業化的條件。現在國內做鋁空氣電池的企業比較少，這些企業根本支撐不起整個產業鏈。

　　當然鋁空氣電池的優勢擺在那裡，無論是那嚇人的能量密度，還是安全性，環保性都具有無可比擬的優勢，所以用一句話概括就是「前景是光明的，道路是曲折的」。

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