铝空气电池有可能超越锂电池

当今社会，技术高速发展，新品不断出现……

新能源新材料的开发应用，始终推进了科技的发展，从而促进了人类社会的进步。电子产品、电动汽车的普及，使各种类型的电池应运而生。近来，一则铝空气电池的新闻吸引了眼球。

从中科院宁波材料所获得最新消息，该所研究团队已研制出基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统。他们采用石墨烯复合锰基氧化物催化剂以及新型石墨烯基高效空气阴极将单体电池功率密度了提高25%，大幅度提升了金属空气电池综合性能。该电池系统能量密度高达510 Wh/kg、容量20 kWh、输出功率1000 W。

通过实际演示显示，该电池系统可同时为一台电视机、一台电脑、一台电风扇以及10个60瓦照明灯泡同时供电，初步验证了铝空气电池系统的发电供电能力，是新能源和新材料领域的一项重大突破。

铝空气电池本质上属于燃料电池，是一种将金属材料的化学能直接转化为电能的化学电源。

铝空气电池在单体电池中以铝为负极、氧为正极，在工作时只消耗铝和少量的水，当铝和水消耗完了就没法工作了。它是一次电池，不能充电，需要更换铝电极才能继续工作。这类电池理论上的正极活性物质的量是无限的，所以电池理论容量主要取决于负极金属的量，这类电池拥有更大的比容量。作为一种特殊的燃料电池，铝空气电池在军事、民用、以及水底动力系统、电信系统后备动力源和便携式电源等应用方面具有巨大的商业潜力。

铝空气电池的优势和劣势

①比能量大，铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg；

②质量轻，同样能量的铝空气电池总质量仅为铅酸蓄电池质量的12%；

③无毒危险，可以回收循环使用；

④铝原材料丰富。

铝空气电池的劣势也很明显：

①是一种释放电能的化学反应装置，不能反复充电，需要更换铝电极才能继续工作；

②虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低；

③充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大；

④需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。

铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/kg，2014年的铝空气电池的实际比能量只达到350Wh/kg，但也是铅酸电池的7——8倍、镍氢电池的5.8倍、锂电池的2.3倍。采用铝空气电池后，车辆能够明显地提高续驶里程，国外有关资料介绍，美国加利福尼亚州在使用铝空气电池的电动汽车上，有过只更换一次铝电极续驶里程达1600km的记录。

我国开发和研制的牵引用动力型铅酸蓄电池的总能量为13.5kWh，总质量为375kg。而同样能量的铝空气电池总质量仅45kg，为铅酸蓄电池质量的12%。由于电池质量大大减轻，车辆的整备质量也降低，可以提高车辆的装载能量或延长续驶里程。

铝对人体不会造成伤害，可以回收循环使用，不污染环境。铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。铝回收再生方便，回收再生成本也较低。而且可以采用更换铝电极的方法，来解决铝空气电池充电较慢的问题。

虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热。

美铝加拿大公司和以色列公司Phinergy新展示的100公斤重的铝空气电池储存了可行驶3000公里的足够电量。使用这种电池的汽车仍需保留锂电子电池，铝电池只在锂电池电量耗尽后才启动，因此可以用很长时间，期间只需每月加注清水。通常在一年左右达到使用极限后，到服务站更换新的铝板即可。

铝空气电池的研发已经有70多年的历史，在美国主要用于美国军方和航空航天总署，铝空气电池在火星上运行已达13年，而且仍在正常运行。