科學(xué)家預(yù)測(cè)，就續(xù)航里程、購(gòu)買(mǎi)價(jià)格、燃料成本和生命周期成本而言，鋁空氣電池與電動(dòng)汽車(chē)的結(jié)合將是未來(lái)乘用車(chē)最有前景的技術(shù)之一。其良好的電池性能和成本效益使其成為化石燃料汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)替代品。

由鉛、氧化鉛和硫酸組成的鉛酸電池長(zhǎng)期以來(lái)一直是主流的可充電電化學(xué)電池技術(shù)，在汽車(chē)工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的擴(kuò)張產(chǎn)生了對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的需求。用于固定電網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。鋁空氣電池是一種價(jià)格低廉、重量輕、功能強(qiáng)大的電池技術(shù)?？諝庵械难鯕馀c鋁反應(yīng)產(chǎn)生電荷，產(chǎn)生用于為客車(chē)供電的電力。

一些大型電化學(xué)、電網(wǎng)規(guī)模的電池技術(shù)已經(jīng)在集裝箱內(nèi)運(yùn)行。以色列的鋁空氣電池技術(shù)就是這樣，它可以在標(biāo)準(zhǔn)的20英尺容器中儲(chǔ)存4800千瓦時(shí)，并提供穩(wěn)定的240千瓦（320馬力）輸出。在相同的重量和體積下，鋁空氣電池可以比釩流、液態(tài)金屬或鋅溴凝膠技術(shù)存儲(chǔ)更多的能量。

 

 

鋁空氣電池的工作原理

直流電池的結(jié)構(gòu)由負(fù)極和正極極組成。負(fù)極通常占電池重量的70%，而正極約占總重量的5%。鋁-空氣電池由純輕質(zhì)鋁制成的負(fù)極和空氣正極極組成。重量輕和化學(xué)性質(zhì)的結(jié)合使其能量密度是更昂貴的鋰離子電池的三倍。

鋁空氣電池在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氫氧化鋁，即Al（OH）3或H3AlO3。鋁空氣電池不可充電，但可完全回收。當(dāng)鋁空氣電池耗盡時(shí)，有各種化學(xué)方法從氫氧化鋁中提取純鋁，這允許鋁空氣電池的連續(xù)回收。在這個(gè)過(guò)程中，鋁-空氣電池的化學(xué)反應(yīng)與鋅-空氣電池類似。鋁空氣電池使用高純度鋁Al（含99.99%鋁）作為負(fù)極，使用氧氣作為正極，并使用氫氧化鉀（KOH）或氫氧化鈉（NaOH）水溶液作為電解質(zhì)。

鋁吸收空氣中的氧氣，當(dāng)電池放電時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鋁和氧氣轉(zhuǎn)化為氧化鋁。鋁空氣電池的成本和可回收性使其與鋰離子電池具有競(jìng)爭(zhēng)力，鋰離子電池是最好的可充電電池。成組容器鋁空氣電池可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定輸出。在海上作業(yè)中，電池集裝箱需要快速方便地使用、安裝和更換，從而使為內(nèi)陸和沿海服務(wù)的拖船和駁船使用鋁空氣電池成為可能。

 

鋁空氣電池的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

 

 

鋁空氣電池的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

高比能，鋁空氣電池的理論比能可達(dá)8100Wh/kg；

重量輕，同等能量的鋁空氣電池總質(zhì)量?jī)H為鉛酸電池質(zhì)量的12%；

無(wú)毒、危險(xiǎn)，可回收利用；

鋁原料豐富。

 

鋁空氣電池的缺點(diǎn)也很明顯：

它是一種釋放電能的化學(xué)反應(yīng)裝置。它不能重復(fù)充電，需要更換鋁電極才能繼續(xù)工作；

雖然鋁空氣電池含有高的比能量，但比功率低；

充放電速度比較慢，電壓滯后，自放電率比較大；

需要熱管理系統(tǒng)來(lái)防止鋁空氣電池在運(yùn)行過(guò)程中過(guò)熱。

 

鋁空氣電池的發(fā)展前景

中國(guó)的鋁空氣電池目前發(fā)展很快，但總是存在一些障礙。

第一，關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有突破?？諝怆姌O極化和氫氧化鋁沉淀等問(wèn)題是影響金屬-空氣電池市場(chǎng)化的重要障礙。鋁空氣電池性能的提高遇到了很大的瓶頸，目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。

 

 

第二，中國(guó)還不具備鋁空氣電池商業(yè)化的條件。目前，中國(guó)制造鋁空氣電池的公司相對(duì)較少，這些公司根本無(wú)法支撐整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。鋁空氣電池在乘用車(chē)中的使用只是一個(gè)開(kāi)始。由于鋁空氣電池可以產(chǎn)生大量的能量，這為它們開(kāi)辟了更廣泛的用途。

鋁空氣電池組也可用于海洋等行業(yè)，例如集裝箱船和游輪、機(jī)場(chǎng)的地面支持設(shè)備，以及農(nóng)村微電網(wǎng)的電源。鋁空氣電池還可用于交通和地方電網(wǎng)供電，為偏遠(yuǎn)地區(qū)的通信、學(xué)校和醫(yī)療設(shè)施提供現(xiàn)代服務(wù)。

 

總結(jié)

目前，它仍然是一個(gè)不可充電的電池。每個(gè)蓄電池的電壓為1.2伏。其原理是利用大氣中的氧氣與鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)電。千克的極高能量密度水平，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，其等效燃油效率達(dá)到了15%，相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的13%。這一優(yōu)勢(shì)使其首次應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。例如，一些不方便頻繁拆卸和更換電池的儀表，或者雷達(dá)或雷達(dá)的備用電源，都會(huì)使用鋁空氣電池。

盡管鋁空氣電池具有許多良好的性能，但在大規(guī)模推廣商業(yè)應(yīng)用之前，仍有許多問(wèn)題需要解決。例如，純鋁的陽(yáng)極容易被電解質(zhì)腐蝕，鋁離子反應(yīng)后的水合氧化鋁會(huì)形成凝膠狀物質(zhì)，降低功率輸出。理想的正極材料仍在探索中。例如，意大利科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)提交了鋁玻璃電池以及鋁硫電池的專利。