鋁空氣電池與鋰電池哪個(gè)好?
目前可替代鋰電池的鋁電池還處于試制階段,沒(méi)有投入商業(yè)使用。所以總的來(lái)說(shuō)鋁空氣電池是否會(huì)替代鋰電池,還是個(gè)未知數(shù),那么我們來(lái)看看鋁空氣電池替代鋰電池會(huì)遇到哪些問(wèn)題呢。
從電池的續(xù)航里程來(lái)說(shuō),鋁空氣電池相比于鋰電池來(lái)說(shuō),確實(shí)是一個(gè)突破。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)極材料的損耗,而且還會(huì)增加電池內(nèi)部的損耗;另外,鋁空氣電池消耗的是鋁,當(dāng)電池壽命結(jié)束的時(shí)候需要重新安裝鋁等都極大地阻礙了鋁空氣電池的商業(yè)化發(fā)展。并且在車(chē)載應(yīng)用方面來(lái)說(shuō),鋁空氣電池依然是一個(gè)未知數(shù),甚至還比不上氫燃料電池。
鋁空氣電池不能代替鋰電池的原因分析
1、多用于應(yīng)急電源
“鋁空氣電池并不是傳統(tǒng)意義上用于多次存儲(chǔ)電能的電池,而是一種釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置?!标悵f(shuō),它的工作原理就是活性金屬在水中發(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。
通俗點(diǎn)說(shuō),對(duì)于鋁空氣電池來(lái)說(shuō),其中的活性金屬就是鋁,類(lèi)似的還有鋅空氣電池、鎂空氣電池等,只是根據(jù)金屬的活性(在水或空氣中發(fā)生氧化反應(yīng)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(nèi)而言的,本質(zhì)上消耗的物質(zhì)是鋁,而不是水。”陳濤告訴記者,在電池工作過(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?!?00公斤重的鋁空氣電池儲(chǔ)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(jié)束了,需要重新安裝,即補(bǔ)充金屬鋁。
據(jù)介紹,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。
2、安全風(fēng)險(xiǎn)待檢驗(yàn)
“使用不便是鋁空氣電池目前最大的瓶頸。”陳濤認(rèn)為,除了較存儲(chǔ)電能的電池使用不便外,與其他氣體類(lèi)的燃料電池相比也有諸多不便,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,但對(duì)于金屬固態(tài)物的鋁來(lái)說(shuō),顯然不方便。其次,副反應(yīng)較多、反應(yīng)過(guò)程不易控制,部分反應(yīng)生成物一定程度上阻礙反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,釋放大量熱,同時(shí)產(chǎn)生易燃易爆氣體。
在電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)路上,鋁似乎正在扮演更重要的角色。一個(gè)有意思的現(xiàn)象是,美國(guó)特斯拉電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航能力能提高到300公里至400公里,使用的電池主要是鎳鈷鋁三元材料,而我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)則使用的是鎳鈷錳。其中的金屬之差,正是鋁。
“特斯拉中采用的鋁材料,主要是應(yīng)用于可多次存儲(chǔ)電能的電池。它的作用是,提升電池的能量密度,同等重量的電池可以存儲(chǔ)更多電能,讓汽車(chē)的續(xù)駛里程更長(zhǎng)?!标悵J(rèn)為,單從這一點(diǎn)來(lái)看,確實(shí)是一個(gè)突破。但由此帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)有待實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)。
以鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)途旅行。少數(shù)大于200公里的車(chē)輛,價(jià)格又特別昂貴,無(wú)法普及。
3、車(chē)載還是未知數(shù)
鋁空氣電池能否替代鋰離子電池呢?吉利汽車(chē)研究院曾經(jīng)做過(guò)相關(guān)的仿真建模實(shí)驗(yàn),從汽車(chē)動(dòng)力學(xué)角度研究鋁空氣電池作為電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載能源的應(yīng)用,關(guān)注其本身可釋放的電量及功率。
“從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,鋁空氣電池更適合作為續(xù)航備用電池?!倍胖緩?qiáng)說(shuō),鋁空氣電池是一個(gè)能量源,相對(duì)于可存儲(chǔ)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(dú)使用不滿(mǎn)足車(chē)用需求,特別是剛起動(dòng)時(shí)。這就相當(dāng)于一輛燃油汽車(chē),油箱很大,但發(fā)動(dòng)機(jī)很小,可以走很長(zhǎng)的路,但走得很慢。相比之下,鋰離子蓄電池的車(chē)速會(huì)更加穩(wěn)定。如采用同等功率(即車(chē)輛具備同樣車(chē)速)的鋁空氣電池,其重量大概會(huì)是鋰離子蓄電池的4至5倍。
也就是說(shuō),一輛電動(dòng)汽車(chē)的標(biāo)配能量應(yīng)該是,實(shí)際使用中取鋁空氣電池所長(zhǎng),獲得更長(zhǎng)的續(xù)駛里程,同時(shí)也要補(bǔ)鋁空氣電池所短,配一個(gè)功率型的電池,使車(chē)輛具備不錯(cuò)的動(dòng)力性能。
“對(duì)于車(chē)載應(yīng)用,鋁空氣電池依然是個(gè)未知數(shù)。”杜志強(qiáng)認(rèn)為,目前鋁空氣電池在移動(dòng)通訊設(shè)備和筆記本電腦上有些應(yīng)用,但都是實(shí)驗(yàn)性的,并不是很廣泛。未來(lái)在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用,還有很多技術(shù)問(wèn)題亟待解決,能否成功成為電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載能源,還要靠市場(chǎng)最終選擇。在其他領(lǐng)域,從鋁空氣電池本身技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看,作為應(yīng)急電源和移動(dòng)電站似乎更合適。
相關(guān)文章
-
Tattu
2024-10-25 -
醫(yī)療設(shè)備對(duì)電池有什么要求 醫(yī)療設(shè)備電池廠家推薦
2024-10-21 -
鋰電池的熱管理系統(tǒng)包含什么 鋰電池的溫度傳感器的作用是什么
2024-10-18