鋁離子電池也能固態(tài)化了?可有效提升安全性能
私人、公共和商業(yè)運(yùn)輸(汽車、公交車、卡車)等對電池需求不斷增加,因而人們開始研發(fā)鋁離子電池以滿足需求。而電動汽車需要大量的電力才能正常運(yùn)行,因而對電池產(chǎn)生了高要求,導(dǎo)致電池必須能夠進(jìn)行快速、劇烈的電化學(xué)反應(yīng),以驅(qū)動外部電力(如電機(jī)、電子設(shè)備等)。但是此類反應(yīng)反過來會對電池造成很大的機(jī)械壓力和熱應(yīng)力。而目前的電池技術(shù)使用液體作為電解質(zhì),此類介質(zhì)有助于將離子從一個電極傳輸至另一個電極,但是此類電解質(zhì)由有機(jī)分子組成,極易燃燒和揮發(fā)。因此,導(dǎo)致電動汽車電池由較高的爆炸、起火、排氣或故障的安全風(fēng)險。
據(jù)外媒報道,美國雪域大學(xué)(Syracuse University )的侯賽因研究小組(Hosein Research Group)研發(fā)出一種新型固體電解質(zhì),用以替代目前鋁離子電池中的液體電解質(zhì),使其能夠滿足汽車等高需求應(yīng)用。該電解質(zhì)由一種非常柔軟的聚合物和一種非常堅硬的環(huán)氧樹脂組成,聚合物也讓鋁離子滲透,而環(huán)氧樹脂提供了熱穩(wěn)定性和耐久性。該聚合物通過溶解鋁鹽(如硝酸鋁)到聚合物基質(zhì)中轉(zhuǎn)化為鋁離子電解質(zhì)。
目前,侯賽因研究小組正積極致力于實現(xiàn)全固態(tài)鋁離子電池的制造,該電池的包括電解質(zhì)在內(nèi)的所有組件都是固態(tài),將幫助將鋁離子電池納入汽車等高需求應(yīng)用中。
鋁離子電池是很有前景的下一代電池技術(shù),可以滿足未來的能源輸送需求,結(jié)構(gòu)與鋰離子相同,只是鋰被鋁所取代了。鋁是地球地殼中第三豐富的元素,也是非常廉價的鋰金屬替代物。由鋁制成的電池具有最高電壓,可存儲最多能量,并且提供最高電流,其存儲容量是鋰離子電池的4倍,而且攜帶的電荷是鋰離子電池的3倍。
而鋰只占地球地殼的0.7%,人們越來越擔(dān)心鋰離子電池能否滿足全球日益增長的需求,而且其不斷上升的成本以及高度稀缺性也迫使人們開始尋找和研發(fā)更可行的替代方案。鋁離子電池可能就是后鋰離子電池時代的下一代存儲技術(shù)。
鉛酸電池成本更低
這是目前電動自行車廠家選擇鉛酸電池的核心原因,由于電動自行車整體結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,所以行業(yè)準(zhǔn)入門檻較低,廠商基本上都是依靠低價走量來獲得利潤,而每臺電動自行車上鋰電池與鉛酸電池的采購成本相差從200元到1000元不等,對于這個價格敏感度極高的行業(yè)來說,成本的提升意味著消費(fèi)者選擇其他品牌產(chǎn)品的可能性加大。同時,當(dāng)前電動自行車平均壽命在3年左右,對于以中產(chǎn)階層為主的消費(fèi)者來說,購買鋰電池電動自行車的意愿較低。
鉛酸電池回收體系更成熟
鉛酸電池主要生產(chǎn)商天能集團(tuán)向SMM表示,公司在2008年開始進(jìn)行電池回收,目前已經(jīng)擁有一套完整的電池回收體系,回收的廢舊電池數(shù)量已經(jīng)占產(chǎn)量的70%-80%,從電池塑殼包裝到電池材料鉛酸都可以進(jìn)行回收。相對來說,鋰電池本身發(fā)展較晚,各回收企業(yè)在2016年-2017年間才開始大規(guī)模投資建廠。
SMM分析,目前行業(yè)為了達(dá)到“新國標(biāo)”的要求主要有以下三條途徑。一是研發(fā)生產(chǎn)出輕量化的鉛酸電池。目前多家鉛酸電池生產(chǎn)商已向SMM表示,已經(jīng)開始進(jìn)行相應(yīng)的研究。但是,鉛酸電池的生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)線均已相對成熟,想要在短時間內(nèi)實現(xiàn)“新國標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的要求并不容易;二是生產(chǎn)出輕量化的車身。對于車廠來說,這一步相對來說是比較容易控制的環(huán)節(jié),但由于電動自行車此前的重量主要是集中在電池上,僅僅靠減低車身重量也很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);三是將原有的鉛酸電池替換為鋰電池。對于目前電動自行車企業(yè)來說,上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展已經(jīng)非常成熟,直接大范圍的更換供應(yīng)商并非易事。但隨著未來消費(fèi)者品牌意識的不斷提升,行業(yè)通常會采用第一種加第二種途徑的方法先加以過渡,鋰電池進(jìn)一步替換鉛酸電池應(yīng)用于電動自行車中已是趨勢。
















