鉅大LARGE | 點擊量：929次 | 2021年08月08日
電動汽車新能源 金屬空氣電池揭開深奧面紗
【電源網】近日，世界上第一個新型空氣燃料動力鋰電池“STAIR”(即“圣安德魯斯空氣”的英文首字母縮寫)在英國揭開深奧面紗，這種電池的儲電能力是傳統電池的10倍。
日本產業技術綜合研究所公布消息說，來自該所和日本學術振興會的研究人員研發出一種新型鋰空氣電池，這種無需充電、放電性能優越的燃料動力鋰電池未來可為車輛供應動力。同時在我國，鋅空氣電池和鋁空氣電池已列入研發范圍。有人認為，金屬空氣電池將成為21世紀理想動力源，大有代替鋰離子電池一舉稱霸電池市場的態勢。
破解鋰離子電池成本、容量難題
隨著純電動汽車、燃料動力鋰電池汽車被作為國家相關政策的鼓勵方向，制約它產業化的電池問題越發突出。“目前大家看好的鋰離子電池成本太高，容量不大。電動汽車如要沖破，非得研發更理想的電池。”近日，國內某汽車公司新能源汽車研發部門相關人士說。
金屬空氣電池(metal-airbattery)被寄予厚望。據了解，這類電池是特殊的燃料動力鋰電池，是新一代綠色蓄電池，構造原理與干電池相同，所不同的只是它的去極劑取自空氣中的氧。它的制造成本低、無毒、無污染、比功率高、比能量高、原材料可回收再生利用，與燃料動力鋰電池汽車(FCHV)所用氫燃料動力鋰電池相比，結構簡單，價格十分便宜，并且性能優越。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
國家“863”項目一位車用電池專家解析，目前世界上有若干種金屬空氣電池，包括鋅空氣電池、鋁空氣電池和鋰空氣電池等。他告訴記者，前兩種已經進入我國研發范圍，與產業化最接近的惟有鋅空氣電池。鋅空氣金屬燃料動力鋰電池的緊要優點表今朝，鋅空氣金屬燃料動力鋰電池的正極活性物質是空氣中的氧氣，不占用電池體積。因此電池內部可以攜帶更多的鋅，比能量更高，目前已達到每千克180瓦時，作為汽車動力鋰離子電池，續駛里程長。鋅空氣金屬燃料動力鋰電池中的鋅為循環使用，對環境零污染。加工電池的原材料豐富，成本低，是鋰離子電池的五分之一。
在諸多種類的金屬空氣電池中惟有鋅空氣電池得到實用，曾被以色列用于純電動汽車，盡管近年先后被德、法、瑞典等國的汽車公司用于研制純電動汽車，可是未修成正果。鋅空氣電池自身具有比能量大、成本低的優勢，但是仍沒沖破自身技術瓶頸。鋅空氣電池的致命缺陷是不可充電，屬于一次性電池。惟有使用機械插塊式技術，可以實現電池的可充電性。當鋅空氣電池放電結束后，要將負極板取出聚集到電解還原廠還原，同時為空電池殼裝入新的負極板實現電池充電，并負責為客戶配送充好電的電池。
但是鋅空氣電池還有改善空間，比如今朝這種電池的空氣電極壽命約為300次，2~3年。裝車后要依據路況和車速采用不同的電池包合，倘若車速在30~40公里/小時，路況好，只要鋅空氣電池就行;倘若爬坡，就要采用電電混合的形式，比如與超級電容、鎳氫電池混合。
鋰空氣電池是理想之選
“在金屬空氣電池中，最有潛力的是鋰空氣電池。”汽車電池資深專家傅世樞表示，金屬空氣電池是將來取代鋰離子電池的理想之選，鋰空氣電池的優點最為分明。
據了解，這種新型鋰空氣電池無需充電，只需更換正極的水性電解液，通過卡盒等方式更換負極的金屬鋰就可以繼續使用。正極生成的氫氧化鋰可以從使用過的水性電解液中回收，再提煉出金屬鋰，金屬鋰則可再次作為燃料循環使用。
在傅世樞看來，鋰空氣電池的優點十明顯顯，理論比能量為11140Wh/kg，是當代鋰離子蓄電池的300倍。由于鋰空氣電池的負極不要化學出產，鋰空氣電池也不要化學工藝解決，制造成本僅為一般鋰離子蓄電池的60%。“一旦鋰空氣電池實現產業化，便可推動各類電動汽車全面產業化，取代目前的鋰離子蓄電池，成為新能源汽車動力源”。
據傅世樞分解，將來，不論鋰離子蓄電池，還是鋅空氣電池、鎂空氣電池，都會有自己的市場。前者已大量用于手機、筆記本電腦和電動摩托車，后者用于醫療器械、水下設施等，而要作為純電動汽車的動力鋰離子電池包，可能非鋰空氣電池莫屬。“新一代鋰空氣電池已處理了電池本身的各類技術難題，剩下的問題是要怎么樣加速產業化，大量加工。目前，還沒聽說我國有公司和機構研發這項技術。”傅世樞說。
電池研發要著眼將來
倘若鋰空氣電池實現大規模加工，鋰離子電池在電動汽車范疇還有沒有生存空間?答案很清楚，誰都會選擇比能量更大、成本更低的鋰空氣電池。正如一些車用電池專家所言，我國電池技術的研發，要顧及眼下，更要著眼將來。
當前，產業化成為我國新能源汽車努力的方向。國家在財政上對購買新能源汽車的私人用戶進行補貼，用心良苦。在電池研發上，緊要是滿足現有的產業化需求。從國內電池研發情況看，研發力量聚集在傳統電池上，試圖通過電池技術的更新換代，提高比能量，以便新增續駛里程。
當前，令人擔憂的是，傳統電池技術已經遭遇瓶頸，一些悲觀的人甚至斷言我國新能源汽車走入死胡同。盡管事實沒有那么糟糕，但是有關將來的技術儲備，我們還做得不夠。筆者認為，在堅持傳統電池技術研發的同時，更應放眼將來。比如日本研發的鋰空氣電池，雖然在短時間內很難實現大規模加工，但從本身的性能看，在將來毫無疑問能夠大展身手。
技術的更替日新月異，同時冷漠無情。回首科學技術發展的歷史，一項新技術被更新技術淘汰的例子比比皆是。新能源汽車作為我國的新興戰略性產業，在關鍵零部件上，應該吸取教訓，努力戒備此類事情發生。在電池技術研發上，應時刻跟蹤世界前沿技術，加緊技術儲備，迎接將來猛烈的競爭。
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