成本低比容量大空气电池能否驱动电动车未来

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时间：1900/1/1 0:00:00

金属空气电池有望打破传统锂离子电池的瓶颈。

最近，世界上第一个新型空气燃料电池“STAIR”（“圣安德鲁斯航空”的缩写）在英国亮相。这种电池的储能容量是传统电池的10倍。

日本产业技术研究所宣布，该研究所和日本学习促进会的研究人员开发了一种新型锂空气电池，该电池可以在未来为车辆提供动力，而无需充电，并具有优异的放电性能。

在中国，锌空气电池和铝空气电池已被纳入研发范围。有人认为，金属空气电池将成为21世纪的理想电源，它很可能取代锂电池一举主导电池市场。

解决锂电池的成本和容量问题

随着纯电动汽车和燃料电池汽车受到国家相关政策的鼓励，制约其工业化的电池问题越来越突出。目前，大家都看好的锂离子电池价格太高，容量也很小。电动汽车要想取得突破，就必须开发出更理想的电池。近日，国内一家汽车企业新能源汽车研发部相关人士告诉笔者。

金属空气电池备受期待。据了解，这种电池是一种特殊的燃料电池，是新一代的绿色电池。其构造原理与干电池相同，但不同之处在于其去极化剂取自空气中的氧气。其制造成本低、无、无污染、比功率高、比能量高，原材料可回收利用。与燃料电池汽车中使用的氢燃料电池相比，它具有结构简单、价格低廉和性能优越的特点。

据国家“863”项目的一位专家介绍，世界上有几种金属空气电池，包括锌空气电池、铝空气电池和锂空气电池。他告诉笔者，前两种已经进入了我国的研发范围，只有锌空气电池最接近工业化。

据主要生产锌空气电池的中航工业昌黎联合能源技术有限公司有限公司相关负责人介绍，锌空气金属燃料电池的主要优点是锌空气金属电池的正极活性物质是空气中的氧气，不占电池体积。因此，电池中可以携带更多的锌，并且比能量更高。目前，它已达到每公斤180瓦时。作为一种汽车动力电池，它的续航里程很长。锌-空气金属燃料电池中的锌是回收的，对环境没有污染。生产电池的原材料丰富，成本低，是锂电池的五分之一。

锌空气电池受到青睐。

去年9月底，上海市发展和改革委员会主办了锌空气电池在城市客车上的应用研讨会，希望上海申沃客车进一步加强与博信电池有限公司的合作与沟通，尽快将锌空气电池应用于城市客车。据了解，博信公司的外方为美国PowerZinc电池公司，主要开发制造新型锌气动燃料电池。

今年3月，中国航空工业总公司宣布，中航工业昌黎联合能源技术有限公司有限公司（以下简称“中航昌黎”）和北京锌空电池研究中心将与有限公司在未来三年内共同成立，中航长力将斥资5亿元在北京推进锌空气电池产业化。

据中航长力相关负责人介绍，目前，该公司推出的车用锌空气电池及其配套系统搭载北京理工学院研发的BFC6110EV纯电动旅游客车，累计运营里程近万公里。2007年11月，车用锌空气电池被列入国家“863”计划，迄今已申请专利30多项。2009年，公司动力机械插电式锌空气金属燃料电池被列入北京市首批20个政府采购的自主创新产品。

中航长力得到了北京市政府的大力支持。2010年，北京安排了fiv的运行测试……

公司的电动公交车和环卫车，另有50辆电动公交车和卫生车投入全市公共交通和环卫系统试运行，并在北京市相关部门指定路线进行道路测试，为市场化运营提供了可靠依据。

空气电池能发挥重要作用吗？

目前，国内锌空气电池已形成“南有博新，北有昌力”的格局。然而，一种看似完美的新型动力电池，为什么只有少数公司投资？

汽车电池资深专家傅世树表示，在多种金属空气电池中，只有锌空气电池已投入实际使用，在以色列的纯电动汽车中也已使用。尽管近年来德国、法国、瑞典等国的汽车公司都在使用它们来开发纯电动汽车，但它们并没有成功修复。

尽管锌空气电池本身具有比能大、成本低的优点，但它仍然没有突破自身的技术瓶颈。一位来自国家“863”项目的汽车电池专家表示。

天津清远电动车有限公司有限公司院长兼总工程师赵春民告诉笔者，锌空气电池的致命缺陷是不可充电，属于一次性电池。据我所知，世界上有两家著名的锌空气电池公司，一家来自美国，已经充放电500次，另一家是Re？Volt公司，其电池可以充电和放电200次。然而，与磷酸铁锂电池相比，次数仍然太少。"

据中航长力相关负责人介绍，他们采用机械插电技术实现电池的可再充电。锌空气电池放电时，需要取出负极板，集中到电解还原厂进行还原。同时，在空电池盒中安装了一个新的负极板，为电池充电，并负责将充电后的电池分配给客户。

该负责人表示，锌空气电池仍有改进的空间。例如，这种电池的空气电极的寿命约为300次，2~3年。装载后，应根据路况和速度采用不同的电池组合。如果车速在30~40公里/小时，并且路况良好，则只需要锌空气电池。如果你爬山，你需要使用电混合的形式，比如与超级电容器和镍氢电池混合。

锂空气电池是一个理想的选择。

在金属空气电池中，锂空气电池是最有潜力的。汽车电池资深专家傅世树在接受笔者采访时表示，金属空气电池是未来取代锂离子电池的理想选择，锂空气电池的优势最为明显。

当谈到锂空气电池时，傅世树赞不绝口。据他介绍，目前这项技术已被日本研究机构掌握，日本汽车公司对这项电池技术感兴趣。由锂离子电池驱动的电动汽车的续航里程超过100公里。如果换成同等尺寸的锂空气电池，续航里程可以接近1000公里。

锂空气电池并不是一个新概念，它在过去的声誉很小，因为它有一个致命的缺陷，即固体反应产物氧化锂（Li2O）会积聚在阳极上，阻碍电解质与空气的接触，从而导致放电停止。

2009年3月，日本产业技术研究院能源技术研究部能源接口技术研究组组长周浩申与日本学习促进会（JSPS）外籍特约研究员王永刚共同开发了大容量锂空气电池。他们通过将电解质分为两种类型来解决上述问题。在负极（锂金属）侧使用有机电解质，在正极（空气）侧使用水性电解质。两种电解质通过固体电解质分离，以防止两种电解质混合。只有锂离子才能通过在中间的固体电解质。新型锂空气电池的放电反应产生的固体物质不是氧化锂，而是容易溶于水性电解质的氢氧化锂。这不会导致正极的碳孔被堵塞，从而解决……

锂-空气电池的固体反应产物阻碍了电解质和空气之间的接触。

此外，在实验中，研究人员分别使用碱性水溶性凝胶和碱性水溶液作为正极电解质。结果表明，与以前的电池相比，这种新型锂空气电池的放电性能有了很大的提高，特别是如果使用碱性水溶液作为正极电解液，电池可以在空气中以0.1Amp/g的放电速率连续放电20天。

据了解，这种新型锂空气电池不需要充电，可以通过更换正极的水性电解质和用盒更换负极的金属锂来连续使用。阳极产生的氢氧化锂可以从用过的水性电解质中回收，然后提取金属锂，金属锂可以作为燃料回收。

在傅世树看来，锂空气电池的优势非常明显，理论比能为11140瓦时/公斤，是当代锂离子电池的300倍。由于锂空气电池的负极不需要化学处理，锂空气电池也不需要化学工艺处理，因此制造成本仅为普通锂离子电池的60%。锂空气电池一旦产业化，可以推动各类电动汽车的全面产业化，取代目前的锂离子电池，成为新能源汽车的动力源。

傅世树分析，未来，锂离子电池、锌空气电池和镁空气电池都将有自己的市场。前者已被广泛应用于手机、ries预计将被金属空气电池打破。