鋁空氣電池致命缺點
鋁對人體不會造成傷害,可以回收循環使用,不污染環境。鋁的原材料豐富,已具有大規模的鋁冶煉廠,生產成本較低。鋁回收再生方便,回收再生成本也較低。而且可以采用更換鋁電極的方法,來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。
正如所有的事物有其優秀的一面也有不足的一方一樣,鋁空氣電池也有不足之處。
雖然它含有高的比能量,但比功率較低,充電和放電速度比較緩慢,電壓滯后,自放電率較大,需要采用熱管理系統來防止鋁空氣電池工作時的過熱。
鋁空氣電池研發進展
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存了可行駛3000公里的足夠電量。
使用這種電池的汽車仍需保留鋰電子電池,鋁電池只在鋰電池電量耗盡后才啟動,因此可以用很長時間,期間只需每月加注清水。通常在一年左右達到使用極限后,到服務站更換充滿電的鋁電池即可。(此處應該是更換新的鋁板)
新電池并不是從普通電網充電,而是在美鋁公司水電站的熔煉車間充電,充滿電的電池其實是一塊大部分由鋁制成的厚重面板。鋁板利用從空氣中吸收的氧氣以及用戶給汽車加的水產生化學作用,將鋁變成氧化鋁,從而釋放出能量,為汽車持續提供動力。鋁的氧化反應在鋁暴露在空氣中時會自然發生,表面的氧化鋁會阻止深層的鋁繼續發生反應,新電池采用的新技術則包含了電解質可溶解表面氧化層,使反應持續進行。
鋁空氣電池發展前景
1、電動車電源的有力競爭者
當前制約電動車產業發展的主要因素不是電動車本身,而是其動力系統,更確切地說是電池。從金屬空氣電池(包括鋁空氣電池和鋅空氣電池)的本性和進展狀態來看,它在其他競爭者面前具有非常誘人的魅力。首先,鋁空氣電池具有300~400wh/kg高比能量,這是上述任何一個競爭對手難以達到的,同時又是電動車行駛距離得以跟汽油車相比的根本保證。其次,鋁空氣電池可以采取機械式“充電”,只要幾分鐘就可以方便地更換新的鋁電極,使電池“充足電”,又可繼續行駛。這是任何二次電池做不到的。再加上氧電極催化劑成本下降,鋁電極利用率提高,促使電池成本大幅度下降。況且電池價格乃是它能否用于電動車、能否被市場接受的最關鍵性因素。
2、潛艇AIP系統的優秀能源
使用鋁氧燃料電池取代氫氧燃料電池用于潛艇AIP系統之后,其唯一的區別是用鋁負極取代了氫負極。Altek公司的鋁空氣燃料電池最新研究成果已表明,負極鋁的利用率可以達到90%,大于燃料電池的能量轉換效率。此外,鋁是很輕的金屬,它的重量小于氫及氫源裝置的總重量。因而整個AIP系統的重量和體積將會減小,即提高了AIP系統的能量密度,從而延長了潛艇的一次性水下航行里程。
3、水下機器人的最佳動力電源
挪威的HUGIN3000水下機器人采用鋁過氧化氫電池作動力。該電池的氧電極使用由過氧化氫分解而來的氧。每kg過氧化氫可以生成0.471kg的氧。當用于鋁氧電池工作時,它可以產生2~2.4kWh的電能。電池每次放完電后,鋁負極和電解液重新更換,同時要補充過氧化氫,這些工作只要幾分鐘就可完成。HUGIN3000水下機器人的排水量為2.4立方米,下潛深度達到水下600~3000m,在900W額定負荷條件下可以連續工作48h。即電池要輸出能量43.2kWh,只需攜帶過氧化氫18~20kg即可。
4、價廉物美的高能電源
對于大部分移動網絡中繼站來說,它們處于偏僻地區,往往無人值班,且早晚氣溫變化很大,致使蓄電池的浮充電流變大,失水量加大,電池容量下降,壽命縮短。由于鋁空氣電池的比能量是鉛蓄電池的6~8倍,這意味著電池連續工作時間可以延長6~8倍,這對于確保中繼站工作的可靠性和減少維護人員的勞動強度,以節約維護費用均是有利的。