超長續航鋁空氣電池能否取代鋰電池

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 據報道，2014年亞特蘭大先進汽車電池會議上，美國鋁業公司與以色列Phinergy公司就Phinergy鋁空氣電池的進一步研發問題簽訂了聯合開發協議，此次聯合開發的目的就是為了盡快地推動鋁空氣電池的商業化進程。續航能力達到1600公里的鋁空氣電池遠超特斯拉等現有的任何動力電池汽車，能否取代鋰電池廣泛應用于電動車也成為近期人們關注的焦點。

前瞻產業研究院發布的《中國新能源汽車行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》顯示，2011-2013年，我國電動汽車銷量逐年增長，占新能源汽車的比重也有所提升。2013年，電動汽車產量約為14243輛，占比為81.39%，銷量為14604輛，占比約為82.98%。

圖表1：2011-2013年中國電動汽車市場銷售額情況（單位：輛）

資料來源：前瞻產業研究院整理

僅從中國市場來看，電動汽車市場增長的空間巨大；從全球市場來說，若鋁空氣電池能夠取代鋰電池必將掀起新一輪新能源汽車的風暴。電動車要成為真正的主流產品，電池續航能力是一道坎，而可續航1600公里鋁空氣電池的誕生，無疑給了人們想象的空間。如果這項技術能夠成熟應用，這無疑有利于未來電動汽車的大規模推廣。

鋁空氣電池作用機理簡單來說就是金屬鋁從空氣中吸收氧氣，以及用戶給汽車加的水產生化學作用，將鋁變成氧化鋁，從而釋放出能量，為汽車持續提供動力。在電池的生命周期內，用戶只需每月加注清水就可以了。

目前，特斯拉采用的鋰電池技術相對成熟，但唯一的問題在于鋰電池的能源密度低、續航能力有限。目前鋰離子電池續航能力大多在135公里(日產Leaf)至480公里(特斯拉S型)之間。而鋁空氣電池1600公里的續航能力遠超現有的任何動力電池汽車――包括充滿電能跑500公里的特斯拉MobelS，甚至連插電式混合動力車&增程式電動車（續航在500公里左右）、乃至氫燃料電池車（續航在500-600公里以上）也望塵莫及。另外，美鋁加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的鋁空氣電池儲存了可行駛3000公里的足夠電量。

從電池的續航里程來說，鋁空氣電池相比于鋰電池來說，確實是一個突破。不過由于鋁空氣電池在放電過程中陽極腐蝕會產生氫，這不僅會導致陽極材料的損耗，而且還會增加電池內部的損耗；另外，鋁空氣電池消耗的是鋁，當電池壽命結束的時候需要重新安裝鋁等都極大地阻礙了鋁空氣電池的商業化發展。并且在車載應用方面來說，鋁空氣電池依然是一個未知數，甚至還比不上氫燃料電池。

吉利汽車研究院曾經做過相關的仿真建模實驗，從結果來看，鋁空氣電池更適合作為續航備用電池。鋁空氣電池是一個能量源，相對于可存儲電能的蓄電池而言，同等重量的鋁空氣電池所能釋放的電能更多，其能量密度高，但其可釋放的功率卻極低，單獨使用不能滿足車用需求，特別是啟動時。這就相當于一輛燃油汽車，油箱很大，但發動機很小，可以走很長的路，但走得很慢。相比之下，鋰離子蓄電池的車速會更加穩定。如采用同等功率(即車輛具備同樣車速)的鋁空氣電池，其重量大概會是鋰離子蓄電池的4至5倍。

實際上，美鋁加拿大公司開發的鋁空氣電池汽車仍需保留鋰電子電池，鋁電池只在鋰電池電量耗盡后才啟動。從業內人士的觀點來看，也認為鋁空氣電池作為應急電源和移動電池似乎更合適。目前，在汽車領域，以特斯拉為代表的鋰電池短期應該還是主流，未來的發展方向是在現有電池基礎上，增加燃料電池，形成‘燃料電池+蓄電池’的混合車載電源。