鉅大LARGE | 點擊量：211次 | 2024年01月23日
鋁空氣電池能不能代替鋰離子電池？
鋁空氣電池的化學反應與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產(chǎn)生化學反應，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。
鋁空氣電池會替代鋰電池嗎
目前可替代鋰電池的鋁電池還處于試制階段，沒有投入商業(yè)使用。所以總的來說鋁空氣電池會替代鋰電池嗎還是個未知數(shù)，那么我們來看看鋁空氣電池替代鋰電池會遇到哪些問題呢。
從電池的續(xù)航里程來說，鋁空氣電池相比于鋰電池來說，確實是一個突破。不過由于鋁空氣電池在放電過程中陽極腐蝕會產(chǎn)生氫，這不僅會導致陽極材料的損耗，而且還會增加電池內(nèi)部的損耗；另外，鋁空氣電池消耗的是鋁，當電池壽命結(jié)束的時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。并且在車載應用方面來說，鋁空氣電池依然是一個未知數(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
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%
1、多用于應急電源
“鋁空氣電池并不是傳統(tǒng)意義上用于多次存儲電能的電池，而是一種釋放電能的化學反應裝置。”陳濤說，它的工作原理就是活性金屬在水中發(fā)生氧化反應釋放能量的過程——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。
通俗點說，對于鋁空氣電池來說，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能的鋁為條件的。“100公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公里的足夠電量”，行駛完3000公里后，電池的壽命就結(jié)束了，需要重新安裝，即補充金屬鋁。
據(jù)介紹，鋁空氣電池早在20世紀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，實際應用的并不多。在國內(nèi)，它的研究多集中于應急電源；而在國外，科學家或研究某種電極材料，或研究特殊應用場合的電池系統(tǒng)，正試圖尋求鋁空氣電池應用技術(shù)的突破。
2、安全風險待檢驗
“使用不便是鋁空氣電池目前最大的瓶頸。”陳濤認為，除了較存儲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、輸送至化學反應裝置，但對于金屬固態(tài)物的鋁來說，顯然不方便。其次，副反應較多、反應過程不易控制，部分反應生成物一定程度上阻礙反應繼續(xù)進行，釋放大量熱，同時產(chǎn)生易燃易爆氣體。
在電動汽車的研發(fā)路上，鋁似乎正在扮演更重要的角色。一個有意思的現(xiàn)象是，美國特斯拉電動汽車的續(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，主要是應用于可多次存儲電能的電池。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更多電能，讓汽車的續(xù)駛里程更長。”陳濤認為，單從這一點來看，確實是一個突破。但由此帶來的安全風險有待實踐的進一步檢驗。
以鋰離子電池驅(qū)動的電動汽車難以普及，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，否則不宜駕駛電動汽車遠途旅行。少數(shù)大于200公里的車輛，價格又特別昂貴，無法普及。
3、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)的仿真建模實驗，從汽車動力學角度研究鋁空氣電池作為電動汽車車載能源的應用，關(guān)注其本身可釋放的電量及功率。
“從實驗結(jié)果來看，鋁空氣電池更適合作為續(xù)航備用電池。”杜志強說，鋁空氣電池是一個能量源，相對于可存儲電能的蓄電池而言，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，單獨使用不滿足車用需求，特別是剛起動時。這就相當于一輛燃油汽車，油箱很大，但發(fā)動機很小，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，其重量大概會是鋰離子蓄電池的4至5倍。
也就是說，一輛電動汽車的標配能量應該是，實際使用中取鋁空氣電池所長，獲得更長的續(xù)駛里程，同時也要補鋁空氣電池所短，配一個功率型的電池，使車輛具備不錯的動力性能。
“對于車載應用，鋁空氣電池依然是個未知數(shù)?！倍胖緩娬J為，目前鋁空氣電池在移動通訊設(shè)備和筆記本電腦上有些應用，但都是實驗性的，并不是很廣泛。未來在電動汽車領(lǐng)域的應用，還有很多技術(shù)問題亟待解決，能否成功成為電動汽車車載能源，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)特點來看，作為應急電源和移動電站似乎更合適。
而從目前吉利的電動汽車電池選擇上，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用三元材料。杜志強說，“我個人認為，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?！?/p>
鋁空氣電池會替代鋰電池嗎
