鋁空氣電池介紹
鋁空氣電池的化學(xué)反應(yīng)與鋅空氣電池類似，鋁空氣電池以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負(fù)極、氧為正極，以氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液為電解質(zhì)。
鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁。在單體電池中以鋁為負(fù)極、氧為正極，在鋁空氣電池兩側(cè)有一對輔助空氣電極，作為鋁空氣電池正極，在工作時只消耗鋁和少量的水。
鋁空氣電池工作原理
以高純度鋁Al（含鋁99.99%）為負(fù)極、氧為正極，以氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液為電解質(zhì)。鋁攝取空氣中的氧，在電池放電時產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧作用轉(zhuǎn)化為氧化鋁
鋁空氣電池特點(diǎn)
1、比能量大
鋁空氣電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg，2014年的鋁空氣電池的實(shí)際比能量只達(dá)到350Wh/kg，但也是鉛酸電池的7～8倍、鎳氫電池的5.8倍、鋰電池的2.3倍。采用鋁空氣電池后，車輛能夠明顯地提高續(xù)駛里程，國外有關(guān)資料介紹，美國加利福尼亞州在使用鋁空氣電池的電動汽車上，有過只更換一次鋁電極續(xù)駛里程達(dá)1600km的記錄。
2、質(zhì)量輕
我國開發(fā)和研制的牽引用動力型鉛酸蓄電池的總能量為13.5kWh，總質(zhì)量為375kg。而同樣能量的鋁空氣電池總質(zhì)量僅45kg，為鉛酸蓄電池質(zhì)量的12%。由于電池質(zhì)量大大減輕，車輛的整備質(zhì)量也降低，可以提高車輛的裝載能量或延長續(xù)駛里程。
3、無毒危險
鋁對人體不會造成傷害，可以回收循環(huán)使用，不污染環(huán)境。鋁的原材料豐富，已具有大規(guī)模的鋁冶煉廠，生產(chǎn)成本較低。鋁回收再生方便，回收再生成本也較低。而且可以采用更換鋁電極的方法，來解決鋁空氣電池充電較慢的問題。
雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低，充電和放電速度比較緩慢，電壓滯后，自放電率較大，需要采用熱管理系統(tǒng)來防止鋁空氣電池工作時的過熱。
鋁空氣電池的優(yōu)勢和劣勢
鋁空氣電池的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面：
1、比能量大，鋁空氣電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg；
2、質(zhì)量輕，同樣能量的鋁空氣電池總質(zhì)量僅為鉛酸蓄電池質(zhì)量的12%；
3、無毒危險，可以回收循環(huán)使用；
4、鋁原材料豐富。
鋁空氣電池的劣勢也很明顯：
1、是一種釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置，不能反復(fù)充電，需要更換鋁電極才能繼續(xù)工作；
2、雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率較低；
3、充電和放電速度比較緩慢，電壓滯后，自放電率較大；
4、需要采用熱管理系統(tǒng)來防止鋁空氣電池工作時的過熱。
鋁空氣電池到底靠不靠譜
1、電池能量密度比較
作為電池，能量密度比自然是一個比較重要的衡量指標(biāo)。據(jù)測鋁空氣電池的能量密度可以達(dá)1300~2000Wh/kg，鋰電池普遍在200-300Wh/kg左右甚至更加低。撇開電池倍率性能，穩(wěn)定性等其他指標(biāo)不談。在能量密度上比較，鋁空氣電池的確是比鋰電池要好上一大截。
2、安全性比較
相信大家時不時都會在新聞上看見有如此的報道——某某某手機(jī)在充電時發(fā)生爆炸。可以說，安全性的問題，鋰電池的表現(xiàn)一直為人詬病。鋰電池之所以會燃燒，就是因?yàn)橛玫碾娊赓|(zhì)是有機(jī)物，遇到氧氣、水就會放熱，溫度一高就燒了。但是鋁空氣電池用的是水溶液作為電解質(zhì)，整一塊鋁空氣電池分解開來，就是金屬加上水加上鹽的組合。想燒起來都難。
3、實(shí)用方便性
鋁空氣電池，實(shí)質(zhì)是一次性電池。只要電量用光了，再更換一個負(fù)極就可以繼續(xù)使用。不同于鋰電池的充電，就小編來說，其實(shí)能夠一次性更換電池這個做法也是挺省時方便。而且配合鋁空氣電池的高比能量，換一塊電池或者等于鋰電池充3次電。
國內(nèi)外鋁空氣電池產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀
2015年，美國鋁業(yè)公司與以色列Phinergy公司在位于蒙特利爾的維倫紐夫賽車場展示了裝配有100公斤重鋁空氣電池的賽車可行駛1600公里的世界紀(jì)錄，許多媒體都做出“鋁空氣電池是傳統(tǒng)電池秒殺者”的報道。
目前國內(nèi)涉及到鋁空氣電池的企業(yè)主要有三家，分別是空天科技、云鋁股份和中國動力。
空天科技有限公司是一家專業(yè)從事鋁空氣電池的研發(fā)高科技企業(yè)。據(jù)悉，空天科技聯(lián)合天津大學(xué)，研究攻克了鋁陽極放電中途鈍化與自放電大、空氣電極催化劑催化效率低與價格高三大核心技術(shù)難題，以及空氣電極防水膜“冒汗”漏液等技術(shù)難題，掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電池制造核心技術(shù)。其開發(fā)的鋁空氣電池具有功率密度高、比能量高、壽命長、對環(huán)境無污染、安全、成本低等特點(diǎn)，研制出了100W、200W、500W、1kW、3kW、5kW等不同功率等級的鋁空氣電池模塊，并初步形成了產(chǎn)業(yè)化格局。
2016年10月22日，云鋁股份與創(chuàng)能公司合資成立云南云鋁慧創(chuàng)綠能電池有限公司，新公司將投資建設(shè)20MW（兆瓦）鋁空氣電池生產(chǎn)線，具備20萬臺/年電源產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。
中國動力與PHINERGY成立合資公司，計(jì)劃在大巴、旅游車、物流汽車及運(yùn)動型多用途汽車等電動車型推廣鋁空氣電池。
另外，北京大學(xué)-臺州金屬燃料電池研究中心在鋁空氣電池研發(fā)方面已走在全國前列，并開始實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。該公司已與吉利汽車研究院合作，并在吉利熊貓車上進(jìn)行了路試，目前為止，該公司是國內(nèi)一家可以使用鋁空氣電池驅(qū)動電動車而續(xù)航里程遠(yuǎn)大于采用鋰電池的公司。
2016年11月8日，德陽東深新能源科技有限公司1000臺鋁空氣金屬燃料UPS（不間斷電源）正式下線，這些鋁空氣電池將被用于德陽鐵塔基站備用電源，代替原來的柴油發(fā)電機(jī)和鉛酸電池。據(jù)悉，這是全國首次鋁空氣電池的商業(yè)化推廣。
鋁空氣電池前景
國內(nèi)鋁空氣電池研發(fā)如火如荼，是否意味著鋁空氣電池馬上就可以商業(yè)化了呢？筆者認(rèn)為鋁空電池目前要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，難度非常的大。
靠前，關(guān)鍵技術(shù)未取得突破，空氣電極極化和氫氧化鋁沉降等問題是影響金屬空氣電池走向市場化的重要障礙，鋁空氣電池性能的提高遇到很大的瓶頸，目前尚處于實(shí)驗(yàn)室階段。
第二，國內(nèi)現(xiàn)在還不具備鋁空氣電池商業(yè)化的條件。現(xiàn)在國內(nèi)做鋁空氣電池的企業(yè)比較少，這些企業(yè)根本支撐不起整個產(chǎn)業(yè)鏈。
當(dāng)然鋁空氣電池的優(yōu)勢擺在那里，無論是那嚇人的能量密度，還是安全性，環(huán)保性都具有無可比擬的優(yōu)勢，所以用一句話概括就是“前景是光明的，道路是曲折的”。