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黑科技簡析：可媲美汽油的空氣電池

時間:2015-11-04 09:36來源:網(wǎng)易汽車作者:西顧

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　　電動汽車電池技術(shù)一直是制約電動汽車普及的最重要的因素，隨著電動汽車的快速發(fā)展，各種電池新技術(shù)被研發(fā)，其中空氣電池被認(rèn)為是最佳候選能源，蓄電能力是市場上鋰電池的十倍以上，是電動汽車遠(yuǎn)程行駛的未來，但該電池還有很多問題亟待解決。

　　鋁空氣電池

　　說起空氣電池，大家可能聽說過空氣鋁電池。早在今年1月份，富士色素株式會社（并非富士子公司）宣布，已在鋁空氣電池技術(shù)上取得重大突破。與特斯拉即將量產(chǎn)的鋰聚電池相比，鋁空氣電池理論容量多出40倍以上。富士色素表示，將在今年底前實現(xiàn)項目商業(yè)化。

　　早在去年Alcoa（美鋁公司）和以色列Phinergy公司表示：試驗用車的一個電池組重約100公斤，內(nèi)裝50塊電池板，僅一塊鋁空氣電池板就可以驅(qū)動車輛行駛約32公里，最高續(xù)航里程可達(dá)1600公里。該公司還表示，開發(fā)出的鋁-空氣電池的空氣陰極配備有專用的銀基催化劑，其采用了獨特的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以使氧氣順利通過，而可以將二氧化碳阻隔在外。通過該創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，Phinergy鋁-空氣電池的空氣陰極可以有效避免電極的碳化問題，其工作壽命也因此可以達(dá)到數(shù)千小時。

鋰空氣電池

　　鋰—空氣電池也被稱為呼吸電池，能夠利用鋰金屬與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。近20年來，鋰—空氣電池在全球被廣泛研究。典型情況下，這種電池使用鋰金屬作為負(fù)極材料，正極則為多孔的導(dǎo)電碳材料。放電時，從負(fù)極出發(fā)的鋰離子在正極與空氣中的氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生一種叫作過氧化鋰的固體產(chǎn)物，填充于碳電極的孔隙中。充電時，化學(xué)過程逆轉(zhuǎn)，過氧化鋰被分解釋放氧氣。該電池的蓄電能力理論上是目前市場上鋰離子電池的10倍，但在實際應(yīng)用時卻存在多個重大缺陷。

　　據(jù)介紹，鋰—空氣電池的反應(yīng)產(chǎn)物過氧化鋰及反應(yīng)中間產(chǎn)物超氧化鋰都有較高的反應(yīng)活性，會分解電解液，因此幾個充放電循環(huán)后電池電量就會急劇下降，電池壽命較短；由于過氧化鋰導(dǎo)電性能差，充電時很難分解，需要很高的充電電壓，還會導(dǎo)致分解電解液及碳電極等副作用；放電時，過氧化鋰會堵塞多孔碳電極，導(dǎo)致放電提前結(jié)束；充電時，鋰金屬負(fù)極表面會以樹枝狀向正極生長，最終可能導(dǎo)致短路，存在安全隱患；鋰金屬與空氣中的水蒸氣、氮氣、二氧化碳都會發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致負(fù)極材料消耗，最終使電池失效。研究人員改用多層次的大孔石墨烯作為正極材料，利用水和碘化鋰作為電解液添加劑，最終產(chǎn)生和分解的是氫氧化鋰，而不是此前電池中的過氧化鋰。氫氧化鋰比過氧化鋰要穩(wěn)定，大大降低了電池中的副反應(yīng)，提高了電池性能。其中碘化鋰除了幫助分解氫氧化鋰外，似乎還起到了保護(hù)鋰金屬負(fù)極的作用，使電池對于過量的水有一定的免疫性。

　　研究人員開發(fā)出的鋰—空氣電池模型蓄電能力約為3000瓦時／千克，是現(xiàn)有鋰離子電池的約8倍，可循環(huán)充放電上千次，首次循環(huán)充放電效率高達(dá)93%。研究人員指出，這一工作為加快鋰—空氣電池的發(fā)展提供了許多新思路，比如使用多層次大孔石墨烯電極和電解液添加劑來改變電池反應(yīng)產(chǎn)物、減少電池副反應(yīng)、提高蓄電能力等。

　　據(jù)介紹，目前這種電池要想商業(yè)化依然有較多難題。電池的電流密度低，距離電動汽車所需的電流密度還差很遠(yuǎn)，可能至少還需10年的工作，才能將該電池變?yōu)榭捎糜谄嚒?/span>

　　小結(jié)：

　　電池是電動車的核心部件，直接決定了對電動車來說最為關(guān)鍵的續(xù)航里程。隨著新能源逐漸升溫，對電池行業(yè)的投入也越來越大，未來幾年，電池技術(shù)將迎來快速的發(fā)展，遠(yuǎn)程電動汽車將成為可能。

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