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铝空气电池显身手 锂电挑战大容量

2014-07-12 00:01
夜隼008
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  安全风险待检验

  “使用不便是铝空气电池目前最大的瓶颈。”陈涛认为,除了较存储电能的电池使用不便外,与其他气体类的燃料电池相比也有诸多不便,比如氢燃料电池,可以将氢气方便地加注、存储、输送至化学反应装置,但对于金属固态物的铝来说,显然不方便。其次,副反应较多、反应过程不易控制,部分反应生成物一定程度上阻碍反应继续进行,释放大量热,同时产生易燃易爆气体。

  在电动汽车的研发路上,铝似乎正在扮演更重要的角色。一个有意思的现象是,美国特斯拉电动汽车的续航能力能提高到300公里至400公里,使用的电池主要是镍钴铝三元材料,而我国电动汽车则使用的是镍钴锰。其中的金属之差,正是铝。

  “特斯拉中采用的铝材料,主要是应用于可多次存储电能的电池。它的作用是,提升电池的能量密度,同等重量的电池可以存储更多电能,让汽车的续驶里程更长。”陈涛认为,单从这一点来看,确实是一个突破。但由此带来的安全风险有待实践的进一步检验。

  以锂离子电池驱动的电动汽车难以普及,最大障碍是行驶里程有限,目前的续航能力大多在135公里至480公里之间,除非沿途有大量快速充电站,否则不宜驾驶电动汽车远途旅行。少数大于200公里的车辆,价格又特别昂贵,无法普及。

  车载还是未知数

  铝空气电池能否替代锂离子电池呢?吉利汽车研究院曾经做过相关的仿真建模实验,从汽车动力学角度研究铝空气电池作为电动汽车车载能源的应用,关注其本身可释放的电量及功率。

  “从实验结果来看,铝空气电池更适合作为续航备用电池。”杜志强说,铝空气电池是一个能量源,相对于可存储电能的蓄电池而言,同等重量的铝空气电池所能释放的电能更多,其能量密度高,但其可释放的功率却极低,单独使用不满足车用需求,特别是刚起动时。这就相当于一辆燃油汽车,油箱很大,但发动机很小,可以走很长的路,但走得很慢。相比之下,锂离子蓄电池的车速会更加稳定。如采用同等功率(即车辆具备同样车速)的铝空气电池,其重量大概会是锂离子蓄电池的4至5倍。

  也就是说,一辆电动汽车的标配能量应该是,实际使用中取铝空气电池所长,获得更长的续驶里程,同时也要补铝空气电池所短,配一个功率型的电池,使车辆具备不错的动力性能。

  “对于车载应用,铝空气电池依然是个未知数。”杜志强认为,目前铝空气电池在移动通讯设备和笔记本电脑上有些应用,但都是实验性的,并不是很广泛。未来在电动汽车领域的应用,还有很多技术问题亟待解决,能否成功成为电动汽车车载能源,还要靠市场最终选择。在其他领域,从铝空气电池本身技术特点来看,作为应急电源和移动电站似乎更合适。

  而从目前吉利的电动汽车电池选择上,基本与行业一致,即将量产车型以磷酸铁锂为主,正在研发的车型基本上都开始应用三元材料。杜志强说,“我个人认为,未来的发展方向是在现有电池基础上,增加燃料电池,形成‘燃料电池+蓄电池’的混合车载电源,在燃料电池选择上,氢燃料电池优于铝空气电池等金属燃料电池。” 

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