鋁空氣電池有哪些優(yōu)劣性？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-20 16:31
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鋁空氣電池的優(yōu)劣
鋁空氣電池是一種金屬空氣電池，它的工作原理就是活性金屬鋁在水中發(fā)生氧化反應(yīng)釋放能量的過(guò)程——通過(guò)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。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，金屬鋁從空氣中吸收氧氣，以及用戶給汽車(chē)加的水產(chǎn)生化學(xué)作用，將鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量，為汽車(chē)持續(xù)提供動(dòng)力。在電池的生命周期內(nèi)，用戶只需每月加注清水就可以了。
而鋁空氣電池與鋰離子電池孰優(yōu)孰劣，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)主要是在續(xù)航能力上。
目前，特斯拉采用的鋰電池技術(shù)相對(duì)成熟，但唯一的問(wèn)題在于鋰電池的能源密度低、續(xù)航能力有限。目前鋰離子電池續(xù)航能力大多在135公里(日產(chǎn)Leaf)至480公里(特斯拉S型)之間。而鋁空氣電池1600公里的續(xù)航能力遠(yuǎn)超現(xiàn)有的任何動(dòng)力電池汽車(chē)――包括充滿電能跑500公里的特斯拉MobelS，甚至連插電式混合動(dòng)力車(chē)&增程式電動(dòng)車(chē)（續(xù)航在500公里左右）、乃至氫燃料電池車(chē)（續(xù)航在500-600公里以上）也望塵莫及。
另外，美鋁加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的鋁空氣電池儲(chǔ)存了可行駛3000公里的足夠電量。相比之下，特斯拉ModelS的電池超過(guò)500公斤，而行駛里程卻不到500公里。此外，有專家認(rèn)為，鋰離子電池的能量密度還能提高一倍、電池成本可以降低50%、減重一半，但這基本可以說(shuō)是極限了。
從這些方面來(lái)說(shuō)，鋁空氣電池確實(shí)是一個(gè)突破，明顯優(yōu)于鋰離子電池。不過(guò)，由于鋁空氣電池在放電過(guò)程中陽(yáng)極腐蝕會(huì)產(chǎn)生氫，這不僅會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極材料的過(guò)度消耗，而且還會(huì)增加電池內(nèi)部的電學(xué)損耗。這嚴(yán)重阻礙了鋁-空氣電池的商業(yè)化進(jìn)程。
對(duì)此，Phinergy公司表示，公司采用的新技術(shù)，可以有效避免電極的碳化問(wèn)題，電解質(zhì)可溶解表面氧化層，使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。
從本質(zhì)上說(shuō)，鋁空氣電池消耗的是鋁，而不是水。因此，在電池工作的過(guò)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，產(chǎn)生電能是以消耗含有化學(xué)能的鋁為條件的。這意味著，鋁空氣電池儲(chǔ)存的電量用完后，電池的壽命也就結(jié)束了，需要重新安裝，即補(bǔ)充金屬鋁。同時(shí)，對(duì)于金屬固態(tài)物的鋁來(lái)說(shuō)，與其他氣體類的燃料電池相比有諸多不便，比如氫燃料電池可以將氫氣方便地加注、存儲(chǔ)、輸送至化學(xué)反應(yīng)裝置，但鋁空氣電池顯然不行。
其實(shí)，鋁空氣電池早在20世紀(jì)60年代就已問(wèn)世。但直到現(xiàn)在，它的研究多半還停留在理論階段，實(shí)際應(yīng)用的并不多。在國(guó)內(nèi)，它的研究多集中于應(yīng)急電源；而在國(guó)外，科學(xué)家或研究某種電極材料，或研究特殊應(yīng)用場(chǎng)合的電池系統(tǒng)，正試圖尋求鋁空氣電池應(yīng)用技術(shù)的突破。
鋁空氣電池是一種金屬空氣電池，它的工作原理就是活性金屬鋁在水中發(fā)生氧化反應(yīng)釋放能量的過(guò)程——通過(guò)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。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，金屬鋁從空氣中吸收氧氣，以及用戶給汽車(chē)加的水產(chǎn)生化學(xué)作用，將鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量，為汽車(chē)持續(xù)提供動(dòng)力。在電池的生命周期內(nèi)，用戶只需每月加注清水就可以了。
而鋁空氣電池與鋰離子電池孰優(yōu)孰劣，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)主要是在續(xù)航能力上。
目前，特斯拉采用的鋰電池技術(shù)相對(duì)成熟，但唯一的問(wèn)題在于鋰電池的能源密度低、續(xù)航能力有限。目前鋰離子電池續(xù)航能力大多在135公里(日產(chǎn)Leaf)至480公里(特斯拉S型)之間。而鋁空氣電池1600公里的續(xù)航能力遠(yuǎn)超現(xiàn)有的任何動(dòng)力電池汽車(chē)――包括充滿電能跑500公里的特斯拉MobelS，甚至連插電式混合動(dòng)力車(chē)&增程式電動(dòng)車(chē)（續(xù)航在500公里左右）、乃至氫燃料電池車(chē)（續(xù)航在500-600公里以上）也望塵莫及。
另外，美鋁加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的鋁空氣電池儲(chǔ)存了可行駛3000公里的足夠電量。相比之下，特斯拉ModelS的電池超過(guò)500公斤，而行駛里程卻不到500公里。此外，有專家認(rèn)為，鋰離子電池的能量密度還能提高一倍、電池成本可以降低50%、減重一半，但這基本可以說(shuō)是極限了。
從這些方面來(lái)說(shuō)，鋁空氣電池確實(shí)是一個(gè)突破，明顯優(yōu)于鋰離子電池。不過(guò)，由于鋁空氣電池在放電過(guò)程中陽(yáng)極腐蝕會(huì)產(chǎn)生氫，這不僅會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極材料的過(guò)度消耗，而且還會(huì)增加電池內(nèi)部的電學(xué)損耗。這嚴(yán)重阻礙了鋁-空氣電池的商業(yè)化進(jìn)程。
對(duì)此，Phinergy公司表示，公司采用的新技術(shù)，可以有效避免電極的碳化問(wèn)題，電解質(zhì)可溶解表面氧化層，使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。
從本質(zhì)上說(shuō)，鋁空氣電池消耗的是鋁，而不是水。因此，在電池工作的過(guò)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，產(chǎn)生電能是以消耗含有化學(xué)能的鋁為條件的。這意味著，鋁空氣電池儲(chǔ)存的電量用完后，電池的壽命也就結(jié)束了，需要重新安裝，即補(bǔ)充金屬鋁。同時(shí)，對(duì)于金屬固態(tài)物的鋁來(lái)說(shuō)，與其他氣體類的燃料電池相比有諸多不便，比如氫燃料電池可以將氫氣方便地加注、存儲(chǔ)、輸送至化學(xué)反應(yīng)裝置，但鋁空氣電池顯然不行。
其實(shí)，鋁空氣電池早在20世紀(jì)60年代就已問(wèn)世。但直到現(xiàn)在，它的研究多半還停留在理論階段，實(shí)際應(yīng)用的并不多。在國(guó)內(nèi)，它的研究多集中于應(yīng)急電源；而在國(guó)外，科學(xué)家或研究某種電極材料，或研究特殊應(yīng)用場(chǎng)合的電池系統(tǒng)，正試圖尋求鋁空氣電池應(yīng)用技術(shù)的突破。
