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解析铝空气电池:缘何无法替代锂离子电池?

来源:中国工业电气网作者:综合报道  2015-05-13 09:28点击: 二维码
一辆电动汽车的标配能量应该是,实际使用中取铝空气电池所长,获得更长的续驶里程,同时也要补铝空气电池所短,配一个功率型的电池,使车辆具备不错的动力性能。

解析铝空气电池:缘何无法替代锂离子电池?

3000公里,有多远?相当于从杭州自驾到丽江。如果驾驶汽油燃料汽车,这趟旅程的油费成本在2000元左右,如果驾驶电动汽车,能源成本或许会大大下降。不过,这可能吗?

这在理论上将是可行的。近日,美国铝业公司与以色列Phinergy公司在蒙特利尔向大众展示了这样一种具有超级续航能力的电池技术:100公斤重的铝空气电池储存了可行驶3000公里的足够电量,只需每月加注清水。相比之下,特斯拉ModelS的电池超过500公斤,而行驶里程不到500公里。

铝空气电池真的只需加水就能续航?为何在电动汽车发展中,锂离子电池成功超越铝空气电池,它的技术瓶颈在哪里?未来,铝空气电池能否取代锂离子电池……今天,记者就电池未来新技术采访了浙江吉利汽车研究院电动汽车研发高级项目经理杜志强、车载电池系统高级工程师陈涛。

多用于应急电源

“铝空气电池并不是传统意义上用于多次存储电能的电池,而是一种释放电能的化学反应装置。”陈涛说,它的工作原理就是活性金属在水中发生氧化反应释放能量的过程——通过电解液及特殊的电极材料,将释放的能量以电能的形式输出。

通俗点说,对于铝空气电池来说,其中的活性金属就是铝,类似的还有锌空气电池、镁空气电池等,只是根据金属的活性(在水或空气中发生氧化反应的剧烈程度)不同,所使用的电解液及其他辅助材料略有不同而已。

“‘只需加注清水’只是在电池的生命周期内而言的,本质上消耗的物质是铝,而不是水。”陈涛告诉记者,在电池工作过程中,源源不断地输出电能,金属铝也在源源不断地被氧化而消耗,生成氢氧化铝,产生电能是以消耗含有化学能的铝为条件的。“100公斤重的铝空气电池储存了可行驶3000公里的足够电量”,行驶完3000公里后,电池的寿命就结束了,需要重新安装,即补充金属铝。

据介绍,铝空气电池早在20世纪60年代就已问世。但直到现在,它的研究多半还停留在理论阶段,实际应用的并不多。在国内,它的研究多集中于应急电源;而在国外,科学家或研究某种电极材料,或研究特殊应用场合的电池系统,正试图寻求铝空气电池应用技术的突破。

安全风险待检验

“使用不便是铝空气电池目前最大的瓶颈。”陈涛认为,除了较存储电能的电池使用不便外,与其他气体类的燃料电池相比也有诸多不便,比如氢燃料电池,可以将氢气方便地加注、存储、输送至化学反应装置,但对于金属固态物的铝来说,显然不方便。其次,副反应较多、反应过程不易控制,部分反应生成物一定程度上阻碍反应继续进行,释放大量热,同时产生易燃易爆气体。

在电动汽车的研发路上,铝似乎正在扮演更重要的角色。一个有意思的现象是,美国特斯拉电动汽车的续航能力能提高到300公里至400公里,使用的电池主要是镍钴铝三元材料,而我国电动汽车则使用的是镍钴锰。其中的金属之差,正是铝。

“特斯拉中采用的铝材料,主要是应用于可多次存储电能的电池。它的作用是,提升电池的能量密度,同等重量的电池可以存储更多电能,让汽车的续驶里程更长。”陈涛认为,单从这一点来看,确实是一个突破。但由此带来的安全风险有待实践的进一步检验。

以锂离子电池驱动的电动汽车难以普及,最大障碍是行驶里程有限,目前的续航能力大多在135公里至480公里之间,除非沿途有大量快速充电站,否则不宜驾驶电动汽车远途旅行。少数大于200公里的车辆,价格又特别昂贵,无法普及。

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[责任编辑:老愚]

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