鉅大LARGE | 點擊量:528次 | 2022年06月15日
用于電動汽車的鋁空氣電池能否勝過鋰電池?
Energypost.eu網(wǎng)站發(fā)表署名HelenaUhde和VeronikaSpurná的文章:題目是CanAluminium-airbatteriesoutperformLi-ionforEVs?(鋁空氣電池能否在電動汽車方面勝過鋰電池?)
目前,全世界都在押注鋰離子動力電動汽車作為實現(xiàn)氣候目標(biāo)的一種方式。2020年,也就是疫情爆發(fā)的這一年,歐洲注冊了近140萬輛電池電動汽車和插入式混合動力汽車(統(tǒng)稱為XEV),比2019年新增了137%。電動汽車XEV的排放量比傳統(tǒng)汽車低三倍,在制造和充電過程中,根據(jù)電源的不同而有所不同。盡管XEV已被證明具有優(yōu)勢,但使用電池為全球的汽車供應(yīng)動力還是要注意:電池的壽命保證在五到八年之間;回收是出了名的困難(目前回收率不到5%);電池有污染;大規(guī)模充電XEV可能會給電網(wǎng)帶來壓力,而且XEV所需的稀土礦物構(gòu)成了供應(yīng)鏈風(fēng)險。
歐盟委員會在2020年公布的一份有關(guān)傳統(tǒng)燃料和替代燃料車輛環(huán)境影響的報告得出結(jié)論,混合動力電動汽車在所有車輛類型中的環(huán)境影響都顯著較低。然而,鑒于各國的能源結(jié)構(gòu)差異很大,這種影響在很大程度上取決于區(qū)域和運營環(huán)境。此外,XEV中銅和電子元件的使用繼續(xù)對環(huán)境構(gòu)成壓力。相比之下,鋁空氣電池技術(shù)有望解決低碳運輸?shù)目沙掷m(xù)性、回收和采購問題。
鋁空氣電池是一種廉價、輕且強大的能源。公式很簡單:鋁+空氣=功率。
大約20年前,科學(xué)家們預(yù)測鋁空氣電池和XEV的組合將是未來乘用車在行駛里程、購買價格、燃料成本和壽命周期成本方面最有前途的技術(shù)之一。鋁空氣電池是一種廉價、輕且強大的能源。曾擔(dān)任勞斯萊斯工程師的特雷弗·杰克遜(TrevorJackson)創(chuàng)立了Métallectrique,一家鋁空氣電池開發(fā)公司,在過去幾年中引起了媒體的極大關(guān)注。杰克遜說,鋁空氣電池的行駛里程和汽油動力汽車相似,目前估計每次充滿電后可行駛1600公里。長期以來,阻礙鋁空氣電池商業(yè)化的障礙一直是這項技術(shù)本身固有的:性能差,成本高,由于陽極腐蝕或孔隙堵塞等問題,使得該技術(shù)不適合擴展和商業(yè)化。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
然而,杰克遜相信他的公司已經(jīng)解決了這些問題,鋁空氣電池組的能量密度為1.35kWh/kg,大約是鋰電池能量的九倍。據(jù)杰克遜說,對這項技術(shù)最好的描述是"電動發(fā)動機"。它既不是電池,也不是發(fā)動機,而是發(fā)動機的電子等價物。在這個"發(fā)動機"中,"燃料"是鋁金屬(陽極),它和周圍的氧(陰極)反應(yīng)出現(xiàn)動力。由于陰極只是來自周圍空氣中的氧氣,因此不要像傳統(tǒng)電池那樣承載另一種金屬的重量,這使得它相當(dāng)輕。目前,制造商每千瓦時的成本為29至35歐元,司機每公里的行駛成本為0.15美分。
目前,充電基礎(chǔ)設(shè)施仍然是使用XEV替換內(nèi)燃機車輛所面對的重要挑戰(zhàn)之一。2018年哈佛大學(xué)的一項研究表明,為了確保XEV的商業(yè)成功,要一個更易接近、易于使用且相對便宜的充電基礎(chǔ)設(shè)施。雖然電池更換可以大大縮短XEV駕駛員的等待時間,但這項技術(shù)很難實行。一方面,電池非常重,必須精確安裝;另一方面,電池更換系統(tǒng)要一個均勻分布的站點網(wǎng)絡(luò),這些站點可以獲得可靠的電力供應(yīng)。而且,有研究發(fā)現(xiàn),即使對少量XEV進(jìn)行不受監(jiān)管的充電,也可能對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)造成巨大壓力,可能導(dǎo)致過載。
有關(guān)鋁空氣電池,基礎(chǔ)設(shè)施要求很少。目前的系統(tǒng)是為手動換電池而設(shè)計的,基于重量小于5公斤的模塊。未來,通過購買鋁空氣電池適配器,客戶還可以將XEV轉(zhuǎn)變?yōu)殇囦X空氣混合動力車。這不僅會使二手市場更具吸引力,而且還會加速新電動汽車的銷售。假如鋁空氣電池適配器減少充電循環(huán)次數(shù),該技術(shù)可能不僅可以延長鋰電池的使用范圍,還可以延長鋰電池的使用壽命。鋰電池的回收利用尚未開發(fā)出其他環(huán)保型XEV技術(shù),但鋁空氣電池的回收利用可能要容易得多,鋁回收基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)存在。除了將鋁用作電動汽車的電源外,還可以利用這項技術(shù)回收廢棄飛機上的廢金屬。在乘用車中使用鋁空氣電池只是一個開始,鋁空氣電池可能的用途包括海洋部門,如集裝箱船和游輪、機場地面支持設(shè)備,以及為農(nóng)村微電網(wǎng)供電。
根據(jù)國際能源署的2050年凈零排放路線圖,到2050年二氧化碳減排量的一半將來自目前處于原型或示范階段的技術(shù)。這意味著鋁空氣電池等有前途的技術(shù)要大規(guī)模商業(yè)化,加速交通領(lǐng)域的脫碳進(jìn)程。