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令人期待的新型电池:用完就换很便宜,就是还不成熟

本帖由 漂亮的石头2015-08-11 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    铝-空气电池的前景怎样?

    [​IMG] 黄乐之,化学博士/锂电池设计制造

    最近正在参与一个铝空气电池的项目,对铝空气电池也有了一定的了解。

    首先要说一下,今年上半年被媒体疯狂报道的那个铝电池(湖大副教授研究出 可充电铝离子电池)不是同一个东西。铝空气电池是一次电池,也就是说它是不能充电循环的。

    说一下铝空气电池与锂离子电池的对比吧。

    首先是铝空气电池的特点是安全性好
    ,因为使用的是水溶液作为电解质,不存在锂离子电池常见的燃烧甚至爆炸的问题,这一点对车用电池至关重要!锂离子电池之所以会燃烧,就是因为其实用的电解质是有机物,遇到氧气、水就会放热,同时产气,然后温度一高就烧了。铝空气电池从电极到电解质,要不是金属,要不就是水和盐,你烧谁去?同时也由于使用水溶液,所以其气密性、干燥性的要求就没有锂离子电池那么高,当然必要的密封还是需要的不然水就漏了。。。

    其次铝空气电池的能量密度高,题主也说到了,铝空气电池的能量密度可以达 1300~2000Wh/kg,而现在商用锂离子电池普遍在 200-300Wh/kg 左右,车用电池估计还要低点。一次电池的能量密度貌似普遍都比较高,这一点是其天生的优势吧。当然能量密度不代表一切,做成电池还要考虑很多其他的因素,比如放电倍率性能,稳定性等等。而且这个能量密度应该是理论值,实际能达到多少还要看具体情况,因为电池是一个整体系统,除了电芯之外还有很多其他的部件。

    第三是铝空气电池置换方便,由于是一次电池,用光了再换一个负极就可以直接接着用啦~炒鸡方便的有木有?我不明白为什么上面的答主对不能充电这一点那么反感,我反倒觉得这是一大优势。君不见可充电的 5 号、7 号电池(一般为镍镉或镍氢)已经几乎消失殆尽,而普通不可充电的 5 号、7 号干电池现在还大有市场?为什么,不就是方便吗?没电了到你家楼下小卖部买一盒就能接着用。试想如果以后在各个加油站出售可置换式的铝空气电池,是不是也非常方便呢?况且铝空气电池的使用周期很长,按 5000~10000km 的里程考虑,是不是可以在做保养的时候同时将电池置换了呢?(对了,我好像说过暂时不准备做车用电池哦?)

    第四是铝资源蕴含量超级大,比锂大得多了去了,所以炒鸡便宜。初中的地理学知识就告诉我们,铝是地壳中含量最高的金属元素,没有之一,比铁还高,占到地壳总重的 8%左右。丰富的蕴含量,以及炼铝工业非常成熟,带来了相对低廉的价格。所以这一点也与第三点相呼应,反正便宜嘛,没电了换一块铝就好啦~你锂离子电池没电了换块金属锂或石墨负极试试。。。而且铝空气电池的负极放电完之后生成的是纳米氧化铝啊,回收还可以卖钱啊有木有?所以才有“考虑到回收,铝负极的成本可以低到 USD$1.1/kg”这一说。

    —为锂离子电池说好话的分界线—

    好吧,上面说了这么多铝空气电池的好话,也该为我以前的老东家说说好话了。这个,做人不能忘本嘛。。。

    首先,锂离子电池毕竟经历了二十多年的商业化,其制造体系、营销模式都已经非常成熟了。而铝空气电池是一个新生事物(对商业市场来说,研究不算),建立一套体系还需要一段时间。

    其次,铝空气电池的功率密度对于驱动大型装置来说,可能还有一点低。这一点有待求证,因为我了解得也还不够深入。但我想为什么特斯拉要提出用锂离子电池作为汽车的驱动,然后再装一套铝空气电池来为锂离子电池充电这种思路,也许是直接使用铝空气电池驱动汽车的话还有缺陷吧。可是话又说回来,铝空气电池在军工中的应用可是用来驱动鱼雷的哦,电流可以达到非常大。所以这一点显得非常矛盾,希望有懂行的朋友来补充解答,先谢过了。

    最后,铝空气电池在放电过程中还存在一些原理性的问题,主要是絮状氢氧化铝的生成,会导致电池放电效率急剧下降。如果防止絮状氢氧化铝的生成也是铝空气电池研究的一个重要方向。

    最后总结一下,虽然铝空气电池有很多优点,也存在着种种问题,但我个人是十分看好其应用前景的。一个新事物的出现总是会引起各种质疑,但随着技术的成熟与市场接受度的提高,各种问题就在发展中不断的得到了解决。总之,更好更便捷的生活才是我们的追求。

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    客官,这篇文章有意思吗?

    好玩!还想看 (๑•ㅂ•) ✧

    一般般啦,随便逛逛 ˊ_>ˋ
     
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