还具有更低的成本优势:铝电池的成本将是锂电池的一半,大约65美元/kW,无需使用镍和钴,而且铝元素在地壳中的丰度远胜于锂,不必担心原材料短缺导致的成本上涨。
还具有超长的寿命:循环寿命高达20000次,对比锂电池超级加倍,高达200万公里的全寿命可用续航,满足15年的车辆使用……
目前主流的两种锂电池,磷酸铁锂电池系统的能量密度大概在150Wh/kg左右,三元锂电池系统能超过200Wh/kg的也廖廖可数。也就是说,这种新型的铝离子电池(Ea2I)的能量密度达到了目前主流电池的三倍以上。
如果铝离子电池能够实现商用的话,电池续航至少可以提高三倍。
Saturnose公司称,“一组重量565kg,150kwh的铝离子电池组,可以为电动汽车带来超过1200km的续航里程。”
铝离子电池可以在很短的时间内充满电,并可以反复充电7500次。
铝离子电池的原理和化学方程式其实很简单,铝电池以高纯度铝Al(含铝99.99%)为负极、氧为正极,以氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)水溶液为电解质。铝摄取空气中的氧,在电池放电时产生化学反应,铝和氧作用转化为氧化铝。
铝电池是一种无污染、长效、稳定可靠的电源,是一款对环境十分友好的电池。电池的结构以及使用的原材料可根据不同使用环境和要求而变动,具有很大的适应性,既能用于陆地也能用于深海,既可做动力电池,又能作长寿命高比能的信号电池。
看上去很美好。事实上,铝电池早在20世纪60年代便已问世,并具有非常高的能量密度。铝空气电池由催化空气阴极、电解质和金属铝阳极组成,其理论能量比为8.1千瓦时/千克,仅次于锂-空气电池的13.0千瓦时/千克。
然而,由于铝空气电池在放电过程中阳极腐蚀会产生氢,这不仅会导致阳极材料的过度消耗,而且还会增加电池内部的电学损耗,因而严重阻碍了铝-空气电池的商业化进程。
目前市场上的主流当然是锂离子电池。不过,锂离子电池不仅能量密度无法达到理论最高值,在大电流下工作,还有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路。液态电解质在高温下也容易发生副反应、氧化分解、产生气体,很容易发生燃烧等安全隐患。
固态锂电池方面,它是把液态电解质替换为固态物质,提高了锂离子或金属锂的材料密度,能传导更大的电流,进而提升电池容量。因为固态电池中没有电解液,更安全,体积更小能量密度更大。
传统锂离子电池中,需要使用隔膜和电解液,它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。而用固态电解质,正负极之间的距离可以缩短到甚至只有几到十几个微米,这样电池的厚度就能大大地降低,固态锂电池能有效减轻电池重量。因此全固态电池技术是电池小型化,薄膜化的必经之路。
锂硫电池方面,它以硫为正极反应物质,以锂为负极。放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子,正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物,正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。在外加电压作用下,锂硫电池的正极和负极反应逆向进行,即为充电过程。
固态锂电池和锂硫电池,都是很有希望能提高锂电池功率密度的新技术,液态锂电池的成本大约在1200-2000元/千瓦时,但如果使用现有技术制造足以为智能手机供电的固态电池,其成本会高达6万元,更别说为汽车供电的固态电池成本了,所以固态锂电池和锂硫电池目前离产品市场化还有一段距离。
氢燃料电池则又是另一条赛道。除了零排放无污染外,氢燃料电池能量密度极高,只需要3-5分钟就能充满燃料,符合传统加油习惯,提高了用车效率,除了催化剂使用铂金外,其他没有什么稀有金属,铂金本身也可以回收,使用中排放的仅仅是水,似乎是非常理想的能源。
但目前阻碍氢燃料电池发展的是:整车造价、加氢站建设、制氢成本。氢能源很有可能是长远目标,但短期实现还有一段路要走,例如有待更经济有效的降低成本的制氢方法出现。