金屬空氣電池是個什麽鬼？據說石墨烯能顛覆電動汽車市場

金屬空氣電池是個(ge) 什麽(me) 鬼？據說能顛覆電動汽車市場

近日，記者從(cong) 中科院寧波材料所官方網站獲悉，該所研究團隊成功研製出基於(yu) 石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發電係統，準備近期推動金屬空氣電池產(chan) 業(ye) 化。

啥是金屬空氣電池？簡單說，就是一種將金屬材料的化學能直接轉化為(wei) 電能的化學電源。金屬空氣電池具有能量密度高、價(jia) 格低廉、資源豐(feng) 富、綠色無汙染、放電壽命長與(yu) 安全環保等優(you) 勢，已被國家列入《“十三五”國家戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) 發展規劃》，同時還被國家發改委、能源局列入《能源技術革命創新行動計劃(2016-2030年)》。



隨著智能電網、移動通訊、電動汽車和應急救災等領域發展，能量高、成本低、體(ti) 積小、壽命長的新型化學電源的市場需求已是不言自明。僅(jin) 在通訊基站備用電源市場方麵，據不完全統計，2016年中國通訊基站的數目是近600萬(wan) 個(ge) ，而傳(chuan) 統通訊基站一般采用大容量鉛酸蓄電池配合柴油發電機作為(wei) 備用電源係統，目前在用鉛酸蓄電池高達1000多萬(wan) 組，體(ti) 積和質量均較大，3～4年更換一次，使用壽命短。然而，金屬空氣電池具有比能量密度高(係統可達400 Wh/Kg以上)、儲(chu) 存時間久(約15年)、備用時間長(30~50 h)及適配溫度範圍寬(–20℃~60℃)等優(you) 點，是替代通訊基站鉛酸備用電源的優(you) 異備選。此外，金屬空氣電池能量密度高達800 Wh/Kg，是當前商業(ye) 化鋰離子動力電池的4倍以上，在電動汽車增程器應用方麵也具有誘人市場前景。



然而，金屬空氣電池產(chan) 業(ye) 發展仍然麵臨(lin) 諸多技術瓶頸，影響了其應用推廣。究其原因有四方麵：一是當前研發應用的氧還原催化劑催化活性不夠高，電極功率密度有待提升；二是常規結構的空氣陰極極化電阻較大，難於(yu) 滿足高功率輸出；三是金屬陽極自腐蝕情況嚴(yan) 重，導致陽極利用率不高；四是電池係統熱失控問題，導致電池係統無法長時間工作。



2013年起，寧波材料所動力鋰電池工程實驗室開始金屬空氣電池研究，研究團隊在石墨烯複合催化劑、新結構空氣陰極、金屬陽極合金化、單電池製備工藝等多方麵取得了一係列進展，其中采用石墨烯複合錳基氧化物催化劑以及新型石墨烯基高效空氣陰極將單體(ti) 電池功率密度了提高25%，大幅度提升金屬空氣電池綜合性能。



研究團隊在電池設計及係統集成技術方麵也進行了深入研究。2015年成功研製出能量密度400 Wh/Kg、容量3 kWh、輸出功率300 W的鎂空氣電池發電係統。近日，又成功研製出基於(yu) 石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發電係統，該電池係統能量密度高達510 Wh/Kg、容量20 kWh、輸出功率1000 W。通過實際演示顯示，該係統可同時為(wei) 一台電視機、一台電腦、一台電風扇以及10個(ge) 60W照明燈泡供電，初步驗證其發電供電能力。同時，團隊還積極設計開發用於(yu) 通訊基站備用電源和電動汽車增程器的5kW級大功率鋁空氣電池係統。



據了解，該研究團隊圍繞金屬空氣電池研究已發表SCI論文10餘(yu) 篇、申請發明專(zhuan) 利20餘(yu) 項，具備了從(cong) 關(guan) 鍵材料與(yu) 部件、單體(ti) 電池、模塊化電池堆的小試製備能力，準備近期推動金屬空氣電池產(chan) 業(ye) 化。

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