鉅大LARGE | 點擊量:986次 | 2020年10月22日
鋁空氣電池為何不能代替鋰離子電池
1、多用于應急電源
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反應裝置。陳濤說,它的工作原理就是活性金屬在水中發(fā)生氧化反應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。
通俗點說,關于鋁空氣電池來說,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,只是根據金屬的活性(在水或空氣中發(fā)生氧化反應的劇烈程度)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而言的,本質上消耗的物質是鋁,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,出現電能是以消耗含有化學能的鋁為條件的。100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,電池的壽命就結束了,要重新安裝,即補充金屬鋁。
據介紹,鋁空氣電池早在20世紀60年代就已問世。但直到現在,它的研究多半還停留在理論階段,實際應用的并不多。在國內,它的研究多集中于應急電源;而在國外,科學家或研究某種電極材料,或研究特殊應用場合的電池系統(tǒng),正試圖尋求鋁空氣電池應用技術的突破。
2、安全風險待檢驗
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電池相比也有諸多不便,比如氫燃料動力電池,可以將氫氣方便地加注、存儲、輸送至化學反應裝置,但關于金屬固態(tài)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(xù)進行,釋放大量熱,同時出現易燃易爆氣體。
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。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。少數大于200公里的車輛,價格又特別昂貴,無法普及。
3、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。
鋁空氣電池是一個能量源,相關于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。
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,并不是很廣泛。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。
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