鋁空氣電池:解析“怪物電池”的“演化”
發布時間:2017-01-17 來源:新材料在線 責任編輯:susan
【導讀】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,能夠把市麵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麵:
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,不能反複充電,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需要采用熱管理係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公司在位於蒙特利爾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公裏的世界紀錄,許多媒體都做出“鋁空氣電池是傳統電池秒殺者”的報道。
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(kong)天(tian)科(ke)技(ji)有(you)限(xian)公(gong)司(si)是(shi)一(yi)家(jia)專(zhuan)業(ye)從(cong)事(shi)鋁(lv)空(kong)氣(qi)電(dian)池(chi)的(de)研(yan)發(fa)高(gao)科(ke)技(ji)企(qi)業(ye)。據(ju)悉(xi),空(kong)天(tian)科(ke)技(ji)聯(lian)合(he)天(tian)津(jin)大(da)學(xue),研(yan)究(jiu)攻(gong)克(ke)了(le)鋁(lv)陽(yang)極(ji)放(fang)電(dian)中(zhong)途(tu)鈍(dun)化(hua)與(yu)自(zi)放(fang)電(dian)大(da)、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,掌握了具有自主知識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20萬台/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(tai)州(zhou)金(jin)屬(shu)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)研(yan)究(jiu)中(zhong)心(xin)在(zai)鋁(lv)空(kong)氣(qi)電(dian)池(chi)研(yan)發(fa)方(fang)麵(mian)已(yi)走(zou)在(zai)全(quan)國(guo)前(qian)列(lie),並(bing)開(kai)始(shi)實(shi)現(xian)產(chan)業(ye)化(hua)生(sheng)產(chan)。該(gai)公(gong)司(si)已(yi)與(yu)吉(ji)利(li)汽(qi)車(che)研(yan)究(jiu)院(yuan)合(he)作(zuo),並(bing)在(zai)吉(ji)利(li)熊(xiong)貓(mao)車(che)上(shang)進(jin)行(xing)了(le)路(lu)試(shi),目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi),該(gai)公(gong)司(si)是(shi)國(guo)內(nei)唯(wei)一(yi)一(yi)家(jia)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)鋁(lv)空(kong)氣(qi)電(dian)池(chi)驅(qu)動(dong)電(dian)動(dong)車(che)而(er)續(xu)航(hang)裏(li)程(cheng)遠(yuan)大(da)於(yu)采(cai)用(yong)鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)公(gong)司(si)。
2016年11月8日,德陽東深新能源科技有限公司1000台鋁空氣金屬燃料UPS(不間斷電源)正(zheng)式(shi)下(xia)線(xian),這(zhe)些(xie)鋁(lv)空(kong)氣(qi)電(dian)池(chi)將(jiang)被(bei)用(yong)於(yu)德(de)陽(yang)鐵(tie)塔(ta)基(ji)站(zhan)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan),代(dai)替(ti)原(yuan)來(lai)的(de)柴(chai)油(you)發(fa)電(dian)機(ji)和(he)鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)。據(ju)悉(xi),這(zhe)是(shi)全(quan)國(guo)首(shou)次(ci)鋁(lv)空(kong)氣(qi)電(dian)池(chi)的(de)商(shang)業(ye)化(hua)推(tui)廣(guang)。
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di一yi,關guan鍵jian技ji術shu未wei取qu得de突tu破po,空kong氣qi電dian極ji極ji化hua和he氫qing氧yang化hua鋁lv沉chen降jiang等deng問wen題ti是shi影ying響xiang金jin屬shu空kong氣qi電dian池chi走zou向xiang市shi場chang化hua的de重zhong要yao障zhang礙ai,鋁lv空kong氣qi電dian池chi性xing能neng的de提ti高gao遇yu到dao很hen大da的de瓶ping頸jing,目mu前qian尚shang處chu於yu實shi驗yan室shi階jie段duan。
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裏,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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