Energypost.eu網(wǎng)站發(fā)表署名Helena Uhde和Veronika Spurná的文章：題目是Can Aluminium-air batteries outperform Li-ion for EVs?（鋁空氣電池能否在電動汽車方面勝過鋰離子電池？）
本文來源：微信公眾號 國際能源小數(shù)據(jù)
目前，全世界都在押注鋰離子動力電動汽車作為實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)的一種方式。2020年，也就是疫情爆發(fā)的這一年，歐洲注冊了近140萬輛電池電動汽車和插入式混合動力汽車（統(tǒng)稱為XEV），比2019年增加了137%。電動汽車XEV的排放量比傳統(tǒng)汽車低三倍，在制造和充電過程中，根據(jù)電源的不同而有所不同。盡管XEV已被證明具有優(yōu)勢，但使用電池為全球的汽車提供動力還是需要注意：電池的壽命保證在五到八年之間；回收是出了名的困難（目前回收率不到5%）；電池有污染；大規(guī)模充電XEV可能會給電網(wǎng)帶來壓力，而且XEV所需的稀土礦物構(gòu)成了供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。
歐盟委員會在2020年發(fā)布的一份關(guān)于傳統(tǒng)燃料和替代燃料車輛環(huán)境影響的報(bào)告得出結(jié)論，混合動力電動汽車在所有車輛類型中的環(huán)境影響都顯著較低。然而，鑒于各國的能源結(jié)構(gòu)差異很大，這種影響在很大程度上取決于區(qū)域和運(yùn)營環(huán)境。此外，XEV中銅和電子元件的使用繼續(xù)對環(huán)境構(gòu)成壓力。相比之下，鋁空氣電池技術(shù)有望解決低碳運(yùn)輸?shù)目沙掷m(xù)性、回收和采購問題。
鋁空氣電池是一種廉價(jià)、輕且強(qiáng)大的能源。公式很簡單：鋁+空氣=功率。
大約20年前，科學(xué)家們預(yù)測鋁空氣電池和XEV的組合將是未來乘用車在行駛里程、購買價(jià)格、燃料成本和壽命周期成本方面最有前途的技術(shù)之一。鋁空氣電池是一種廉價(jià)、輕且強(qiáng)大的能源。曾擔(dān)任勞斯萊斯工程師的特雷弗·杰克遜（Trevor Jackson）創(chuàng)立了Métallectrique，一家鋁空氣電池開發(fā)公司，在過去幾年中引起了媒體的極大關(guān)注。杰克遜說，鋁空氣電池的行駛里程與汽油動力汽車相似，目前估計(jì)每次充滿電后可行駛1600公里。長期以來，阻礙鋁空氣電池商業(yè)化的障礙一直是這項(xiàng)技術(shù)本身固有的：性能差，成本高，由于陽極腐蝕或孔隙堵塞等問題，使得該技術(shù)不適合擴(kuò)展和商業(yè)化。
然而，杰克遜相信他的公司已經(jīng)解決了這些問題，鋁空氣電池組的能量密度為1.35kWh/kg，大約是鋰離子電池能量的九倍。據(jù)杰克遜說，對這項(xiàng)技術(shù)最好的描述是“電動發(fā)動機(jī)”。它既不是電池，也不是發(fā)動機(jī)，而是發(fā)動機(jī)的電子等價(jià)物。在這個(gè)“發(fā)動機(jī)”中，“燃料”是鋁金屬（陽極），它與周圍的氧（陰極）反應(yīng)產(chǎn)生動力。由于陰極只是來自周圍空氣中的氧氣，因此不需要像傳統(tǒng)電池那樣承載另一種金屬的重量，這使得它相當(dāng)輕。目前，制造商每千瓦時(shí)的成本為29至35歐元，司機(jī)每公里的行駛成本為0.15美分。
目前，充電基礎(chǔ)設(shè)施仍然是使用XEV替換內(nèi)燃機(jī)車輛所面臨的主要挑戰(zhàn)之一。2018年哈佛大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，為了確保XEV的商業(yè)成功，需要一個(gè)更易接近、易于使用且相對便宜的充電基礎(chǔ)設(shè)施。雖然電池更換可以大大縮短XEV駕駛員的等待時(shí)間，但這項(xiàng)技術(shù)很難實(shí)施。一方面，電池非常重，必須精確安裝；另一方面，電池更換系統(tǒng)需要一個(gè)均勻分布的站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，這些站點(diǎn)可以獲得可靠的電力供應(yīng)。而且，有研究發(fā)現(xiàn)，即使對少量XEV進(jìn)行不受監(jiān)管的充電，也可能對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)造成巨大壓力，可能導(dǎo)致過載。
對于鋁空氣電池，基礎(chǔ)設(shè)施要求很少。目前的系統(tǒng)是為手動換電池而設(shè)計(jì)的，基于重量小于5公斤的模塊。未來，通過購買鋁空氣電池適配器，客戶還可以將XEV轉(zhuǎn)變?yōu)殇囦X空氣混合動力車。這不僅會使二手市場更具吸引力，而且還會加速新電動汽車的銷售。如果鋁空氣電池適配器減少充電循環(huán)次數(shù)，該技術(shù)可能不僅可以延長鋰電池的使用范圍，還可以延長鋰電池的使用壽命。鋰離子電池的回收利用尚未開發(fā)出其他環(huán)保型XEV技術(shù)，但鋁空氣電池的回收利用可能要容易得多，鋁回收基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)存在。除了將鋁用作電動汽車的電源外，還可以利用這項(xiàng)技術(shù)回收廢棄飛機(jī)上的廢金屬。在乘用車中使用鋁空氣電池只是一個(gè)開始，鋁空氣電池可能的用途包括海洋部門，如集裝箱船和游輪、機(jī)場地面支持設(shè)備，以及為農(nóng)村微電網(wǎng)供電。
根據(jù)國際能源署的2050年凈零排放路線圖，到2050年二氧化碳減排量的一半將來自目前處于原型或示范階段的技術(shù)。這意味著鋁空氣電池等有前途的技術(shù)需要大規(guī)模商業(yè)化，加速交通領(lǐng)域的脫碳進(jìn)程。
|
