中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3000公里，有多遠(yuǎn)?相當(dāng)于從杭州自駕到麗江。如果駕駛汽油燃料汽車，這趟旅程的油費(fèi)成本在2000元左右，如果駕駛電動(dòng)汽車，能源成本或許會(huì)大大下降。不過，這可能嗎?
這在理論上將是可行的。日前，美國鋁業(yè)公司與以色列Phinergy公司在蒙特利爾向大眾展示了這樣一種具有超級(jí)續(xù)航能力的電池技術(shù)：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，只需每月加注清水。相比之下，特斯拉ModelS的電池超過500公斤，而行駛里程不到500公里。
鋁空氣電池真的只需加水就能續(xù)航?為何在電動(dòng)汽車發(fā)展中，鋰離子電池成功超越鋁空氣電池，它的技術(shù)瓶頸在哪里?未來，鋁空氣電池能否取代鋰離子電池……今天，記者就電池未來新技術(shù)采訪了浙江吉利汽車研究院電動(dòng)汽車研發(fā)高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理杜志強(qiáng)、車載電池系統(tǒng)高級(jí)工程師陳濤。
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，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(diǎn)說，對(duì)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(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?！标悵嬖V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，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。在國內(nèi)，它的研究多集中于應(yīng)急電源;而在國外，科學(xué)家或研究某種電極材料，或研究特殊應(yīng)用場合的電池系統(tǒng)，正試圖尋求鋁空氣電池應(yīng)用技術(shù)的突破。
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)物的鋁來說，顯然不方便。其次，副反應(yīng)較多、反應(yīng)過程不易控制，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，美國特斯拉電動(dòng)汽車的續(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，而我國電動(dòng)汽車則使用的是鎳鈷錳。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，讓汽車的續(xù)駛里程更長?！标悵J(rèn)為，單從這一點(diǎn)來看，確實(shí)是一個(gè)突破。但由此帶來的安全風(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)汽車遠(yuǎn)途旅行。少數(shù)大于200公里的車輛，價(jià)格又特別昂貴，無法普及。
車載還是未知數(shù)
鋁空氣電池能否替代鋰離子電池呢?吉利汽車研究院曾經(jīng)做過相關(guān)的仿真建模實(shí)驗(yàn)，從汽車動(dòng)力學(xué)角度研究鋁空氣電池作為電動(dòng)汽車車載能源的應(yīng)用，關(guān)注其本身可釋放的電量及功率。
“從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，鋁空氣電池更適合作為續(xù)航備用電池?！倍胖緩?qiáng)說，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)使用不滿足車用需求，特別是剛起動(dòng)時(shí)。這就相當(dāng)于一輛燃油汽車，油箱很大，但發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)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(huì)是鋰離子蓄電池的4至5倍。
也就是說，一輛電動(dòng)汽車的標(biāo)配能量應(yīng)該是，實(shí)際使用中取鋁空氣電池所長，獲得更長的續(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，使車輛具備不錯(cuò)的動(dòng)力性能。
“對(duì)于車載應(yīng)用，鋁空氣電池依然是個(gè)未知數(shù)?！倍胖緩?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。未來在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，還有很多技術(shù)問題亟待解決，能否成功成為電動(dòng)汽車車載能源，還要靠市場最終選擇。在其他領(lǐng)域，從鋁空氣電池本身技術(shù)特點(diǎn)來看，作為應(yīng)急電源和移動(dòng)電站似乎更合適。
而從目前吉利的電動(dòng)汽車電池選擇上，基本與行業(yè)一致，即將量產(chǎn)車型以磷酸鐵鋰為主，正在研發(fā)的車型基本上都開始應(yīng)用三元材料。杜志強(qiáng)說，“我個(gè)人認(rèn)為，未來的發(fā)展方向是在現(xiàn)有電池基礎(chǔ)上，增加燃料電池，形成‘燃料電池+蓄電池’的混合車載電源，在燃料電池選擇上，氫燃料電池優(yōu)于鋁空氣電池等金屬燃料電池?！?
