鋁空氣電池顯身手 鋰電挑戰大容量

2020-11-30 OFweek維科網

　　安全風險待檢驗

　　「使用不便是鋁空氣電池目前最大的瓶頸。」陳濤認為，除了較存儲電能的電池使用不便外，與其他氣體類的燃料電池相比也有諸多不便，比如氫燃料電池，可以將氫氣方便地加注、存儲、輸送至化學反應裝置，但對於金屬固態物的鋁來說，顯然不方便。其次，副反應較多、反應過程不易控制，部分反應生成物一定程度上阻礙反應繼續進行，釋放大量熱，同時產生易燃易爆氣體。

　　在電動汽車的研發路上，鋁似乎正在扮演更重要的角色。一個有意思的現象是，美國特斯拉電動汽車的續航能力能提高到300公裡至400公裡，使用的電池主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。

　　「特斯拉中採用的鋁材料，主要是應用於可多次存儲電能的電池。它的作用是，提升電池的能量密度，同等重量的電池可以存儲更多電能，讓汽車的續駛裡程更長。」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。

　　以鋰離子電池驅動的電動汽車難以普及，最大障礙是行駛裡程有限，目前的續航能力大多在135公裡至480公裡之間，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。少數大於200公裡的車輛，價格又特別昂貴，無法普及。

　　車載還是未知數

　　鋁空氣電池能否替代鋰離子電池呢？吉利汽車研究院曾經做過相關的仿真建模實驗，從汽車動力學角度研究鋁空氣電池作為電動汽車車載能源的應用，關注其本身可釋放的電量及功率。

　　「從實驗結果來看，鋁空氣電池更適合作為續航備用電池。」杜志強說，鋁空氣電池是一個能量源，相對於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。這就相當於一輛燃油汽車，油箱很大，但發動機很小，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定。如採用同等功率（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該是，實際使用中取鋁空氣電池所長，獲得更長的續駛裡程，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。

　　「對於車載應用，鋁空氣電池依然是個未知數。」杜志強認為，目前鋁空氣電池在移動通訊設備和筆記本電腦上有些應用，但都是實驗性的，並不是很廣泛。未來在電動汽車領域的應用，還有很多技術問題亟待解決，能否成功成為電動汽車車載能源，還要靠市場最終選擇。在其他領域，從鋁空氣電池本身技術特點來看，作為應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，基本與行業一致，即將量產車型以磷酸鐵鋰為主，正在研發的車型基本上都開始應用三元材料。杜志強說，「我個人認為，未來的發展方向是在現有電池基礎上，增加燃料電池，形成『燃料電池+蓄電池』的混合車載電源，在燃料電池選擇上，氫燃料電池優於鋁空氣電池等金屬燃料電池。」 

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