超長續(xù)航鋁空氣電池能否取代鋰電池

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 據(jù)報道，2014年亞特蘭大先進汽車電池會議上，美國鋁業(yè)公司與以色列Phinergy公司就Phinergy鋁空氣電池的進一步研發(fā)問題簽訂了聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，此次聯(lián)合開發(fā)的目的就是為了盡快地推動鋁空氣電池的商業(yè)化進程。續(xù)航能力達到1600公里的鋁空氣電池遠超特斯拉等現(xiàn)有的任何動力電池汽車，能否取代鋰電池廣泛應(yīng)用于電動車也成為近期人們關(guān)注的焦點。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國新能源汽車行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》顯示，2011-2013年，我國電動汽車銷量逐年增長，占新能源汽車的比重也有所提升。2013年，電動汽車產(chǎn)量約為14243輛，占比為81.39%，銷量為14604輛，占比約為82.98%。

圖表1：2011-2013年中國電動汽車市場銷售額情況（單位：輛）

資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

僅從中國市場來看，電動汽車市場增長的空間巨大；從全球市場來說，若鋁空氣電池能夠取代鋰電池必將掀起新一輪新能源汽車的風暴。電動車要成為真正的主流產(chǎn)品，電池續(xù)航能力是一道坎，而可續(xù)航1600公里鋁空氣電池的誕生，無疑給了人們想象的空間。如果這項技術(shù)能夠成熟應(yīng)用，這無疑有利于未來電動汽車的大規(guī)模推廣。

鋁空氣電池作用機理簡單來說就是金屬鋁從空氣中吸收氧氣，以及用戶給汽車加的水產(chǎn)生化學作用，將鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量，為汽車持續(xù)提供動力。在電池的生命周期內(nèi)，用戶只需每月加注清水就可以了。

目前，特斯拉采用的鋰電池技術(shù)相對成熟，但唯一的問題在于鋰電池的能源密度低、續(xù)航能力有限。目前鋰離子電池續(xù)航能力大多在135公里(日產(chǎn)Leaf)至480公里(特斯拉S型)之間。而鋁空氣電池1600公里的續(xù)航能力遠超現(xiàn)有的任何動力電池汽車――包括充滿電能跑500公里的特斯拉MobelS，甚至連插電式混合動力車&增程式電動車（續(xù)航在500公里左右）、乃至氫燃料電池車（續(xù)航在500-600公里以上）也望塵莫及。另外，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。

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(dǎo)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(yīng)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。

吉利汽車研究院曾經(jīng)做過相關(guān)的仿真建模實驗，從結(jié)果來看，鋁空氣電池更適合作為續(xù)航備用電池。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，單獨使用不能滿足車用需求，特別是啟動時。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。

實際上，美鋁加拿大公司開發(fā)的鋁空氣電池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。從業(yè)內(nèi)人士的觀點來看，也認為鋁空氣電池作為應(yīng)急電源和移動電池似乎更合適。目前，在汽車領(lǐng)域，以特斯拉為代表的鋰電池短期應(yīng)該還是主流，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。