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特斯拉金属空气电池能否终结“续航焦虑”?

2017-12-19 15:17 来源:www.ejingxi.com 作者:靖西旅游资讯

工作原理:锂空气电池用锂作阳极,以空气中的氧气作为阴极。放电时,阳极的锂释放电子后成为锂阳离子(Li ),Li 穿过电解质材料,在阴极与氧气以及从外电路流过来的电子结合生成氧化锂(Li2O)或者过氧化锂(Li2O2),并留在阴极。

优点:理论上具有大容量,可提供与汽油相当的能量,电池比较轻小。

缺点:成本高昂,作为动力电池,续驶里程不高。

研发及应用进展

国外:2009年,日本研究机构开发出新构造的大容量锂空气电池;2015年,英国剑桥大学研制的锂空气电池可循环充电2000次以上,该电池在理论上的能源使用效率超过90%;目前,美国IBM Almaden Reseach Center正在进行锂空气电池研究,日本旭化成株式会社和Central硝子株式会社两家企业参加了该项目,研究小组计划到2020年实现锂空气电池的大量生产和推广应用。

国内:中国科学院长春应化所张新波研究员带领的科研团队通过抑制锂空气电池电解液分解,调控空气电极固—液—气三相界面以及优化锂—空二次电池体系与结构,成功将锂空气电池循环寿命从文献报道的最长100次提高至500次。然而目前锂空气电池只能在实验室中进行充放电实验,未能实现大规模的商业化应用。

4. 镁空气电池

工作原理:通过空气中的氧气和金属镁发生化学反应产生电能。

优点:储存寿命可达10年以上;可在多数场合临时使用,加清水或海水使之活化,活化后半小时内即可使用;工作电压十分平稳。

缺点:镁阳极的反应效率较低,空气阴极的响应速度较慢,尽管这种电池能够储存很多能量,但是将能量转换成实际的动力十分有限。

研发及应用进展

国外:韩国研发的一辆搭载完整镁空气电池的电动汽车能成功行驶800公里,是当前锂电池动力汽车平均续航里程的4倍;日本多家机构包括古河电池、尼康、日产汽车、日本东北大学、宫城县日向市等,正积极推进镁空气电池的大容量化研究;日本Agua Power公司已经成功开发制造和商业化镁空气电池,并已注册专利十多项。

国内:2015年,宁波材料所动力锂电池工程实验室成功研制出1000Wh镁空气电池样机,该镁空气电池的重量为2.3 kg,能量密度可达430 Wh/kg,最大输出功率可达80W;2016年7月,南开大学电子信息与光学工程学院王卫超教授、美国休斯敦大学姚彦教授联合研究团队,成功将锰基莫来石材料作为催化剂应用于镁空气电池,大幅降低了成本,可在中性电解液中稳定工作,其优越的催化活性极大提高了镁空气电池的效率。

综观以上信息,我们可以发现,金属空气电池中,铝空气电池和锌空气电池已经开始了规模化生产,镁空气电池在日本有了小规模生产,而锂空气电池还处于实验室研究阶段,离商业化还有不小距离。铝空气电池的自身特性导致阳极材料的过度消耗,锌空气电池电解液遭遇的瓶颈及电极自放电问题,都大大阻碍了其大规模商业化进程。如果金属空气电池不能实现大规模商业化,其续航优势并不能造福消费者,对于人们的“续航焦虑”,金属空气电池只能是一个潜在解决方案,要大面积解决“续航焦虑”问题,也许专注现有动力锂离子电池显得更为实际。

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