鋁-空氣電池、氫燃料動(dòng)力電池、鋰電池到底哪個(gè)更好

　　近年來，新能源汽車一直備受關(guān)注，與傳統(tǒng)燃油汽車相比，新能源汽車有著綠色、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但在大家的印象中，它的性能與燃油汽車還存在一定的差距。其實(shí)，隨著新能源汽車技術(shù)的不斷升級(jí)，特別是電池動(dòng)力不斷提升下，新能源汽車的性能已經(jīng)逐漸追趕上了燃油汽車。

　　對(duì)于電動(dòng)車來說，理想的電池應(yīng)該具備：足夠能量密度，才能跑更遠(yuǎn)的路程;足夠的功率密度，車才能加速快、能爬坡;能量補(bǔ)充速度快，充電或者換電都要迅速;成本低廉，使用壽命和價(jià)格綜合起來有競(jìng)爭(zhēng)力。

　　那么，現(xiàn)在究竟哪種電池靠譜，可急電動(dòng)汽車所需?

　　防腐蝕的鋁-空氣電池

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士稱，鋁-空氣電池幾乎可以和汽油相媲美，而且它比鋰離子電池更輕、更便宜，不過存在一個(gè)大問題——腐蝕。

　　若不使用鋰離子電池一個(gè)月，它們會(huì)損失5%的電量，而鋁-空氣電池由于鋁受到腐蝕的因素，會(huì)損失掉80%電量。

　　據(jù)近日外媒報(bào)道，一個(gè)研究小組在《科學(xué)》上發(fā)表論文聲稱已找到解決辦法。其研制的鋁-空氣電池在一個(gè)月內(nèi)只損失0.02%的電量，獲得千倍以上的改進(jìn)。

　　怎么做到的?據(jù)介紹，研究人員在電池的陽極和陰極之間設(shè)置了一層薄膜，當(dāng)電池使用時(shí)里面會(huì)充滿電解液。一旦電池處于待機(jī)狀態(tài)，最靠近鋁的一側(cè)會(huì)被油沖洗，從而油起到保護(hù)鋁的作用。當(dāng)需要再次使用電池時(shí)，電解液則取代油。由于鋁在水里會(huì)排斥油，所以不會(huì)有油留在水里。

　　在測(cè)試中，研究人員模擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，先是使用研發(fā)出的電池一小部分電量，然后靜置一兩天時(shí)間，然后再重復(fù)使用，結(jié)果電池持續(xù)工作了24天，比以往的鋁-空氣電池多8倍。

　　這是否意味著，未來幾年內(nèi)鋁-空氣電池會(huì)取代鋰電池呢?

　　“不會(huì)。”業(yè)內(nèi)從事鋁-空氣電池研究人員楊維謙答道。他解釋道，因?yàn)槟壳颁X-空氣電池仍有很多關(guān)鍵問題尚待解決，例如，動(dòng)力電池需要功率較高，而功率是鋁-空電池的弱項(xiàng)，特別是加速、爬坡性能跟不上。另外，它的負(fù)載裝置較多，如通風(fēng)、散熱、電解液循環(huán)等裝置，這些若都放置車上，會(huì)帶來很大負(fù)擔(dān)，因此，一般適合將其放在基站做靜態(tài)電池，在續(xù)航中作為備用。

　　據(jù)介紹，美鋁加拿大公司和以色列公司Phinergy，曾展示用100公斤重的鋁空氣電池儲(chǔ)存了可行駛3000公里的足夠電量。使用這種電池的汽車仍需保留鋰電子電池，鋁-空氣電池只在鋰電池電量耗盡后才啟動(dòng)。

　　零污染的氫燃料電池

　　11月7日，由國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心在廣東佛山南海區(qū)主辦的2018NEVTIR-FC新能源汽車技術(shù)(燃料電池)創(chuàng)新拉力賽上，呈現(xiàn)出在氫能源燃料電池方面取得的多項(xiàng)技術(shù)成果，刷新了人們對(duì)燃料電池發(fā)展的認(rèn)知。

　　我們知道，氫氣和氧氣燃燒會(huì)生成水，達(dá)到零污染。而且，作為周期表第一元素，氫元素取之不盡用之不竭。就憑此點(diǎn)，讓現(xiàn)在世界上很多國家十分青睞發(fā)展氫燃料電池。

　　與會(huì)專家介紹，相對(duì)于其他電池，氫燃料電池最大的優(yōu)勢(shì)是能量密度極高，實(shí)驗(yàn)室可做到3千瓦時(shí)/公斤，比其他類型的電池都高很多。用于汽車可以更小的體積和重量，提供更長(zhǎng)時(shí)間的續(xù)航。

　　以現(xiàn)代NEXO為例，其只需要3-5分鐘即能充滿電量，大大提高用車效率。更重要的是，在續(xù)航里程上，氫燃料續(xù)航里程普遍能達(dá)到500km+，現(xiàn)代NEXO已能達(dá)到609km，甚至比一些同級(jí)的傳統(tǒng)燃油車出色。

　　而且，燃料電池使用成本有優(yōu)勢(shì)。以豐田Mirai為例，其使用的是“電解質(zhì)薄膜”燃料電池技術(shù)，即利用氫氣跟氧氣化學(xué)反應(yīng)過程中的電荷轉(zhuǎn)移來形成電流，除了催化劑使用鉑金外，無任何消耗物，鉑金本身也不損耗。

　　凡事沒有十全十美，氫燃料電池也存在有待解決的問題，專家指出，首先是價(jià)格，氫燃料電池的核心零件是質(zhì)子交換膜和鉑催化劑，非常昂貴的材料，造成氫燃料電池普及困難;其次是燃料的來源和儲(chǔ)存，氫燃料電池需要?dú)錃猓鴼錃獗旧淼闹圃臁⑦\(yùn)輸、儲(chǔ)存及加注都極為不便，成本又很高，危險(xiǎn)還很大，技術(shù)成熟度較低。

　　特斯拉CEO“給力哥”馬斯克曾表示：“就算從理論上實(shí)現(xiàn)燃料電池的最佳性能，也無法同今天的鋰離子電池抗衡。”顯然，氫燃料電池進(jìn)入應(yīng)用階段還有很長(zhǎng)的路要走。

　　實(shí)用化的鋰電池

　　就目前而言，哪種電池實(shí)用?

　　“當(dāng)然是鋰離子電池。”清華大學(xué)深圳研究生院能源環(huán)境學(xué)部副研究員賀艷兵博士在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)答道。

　　據(jù)介紹，電動(dòng)車用的動(dòng)力電池種類雖然很多，但是從當(dāng)下真正實(shí)用化的角度看，世界上大部分廠商都選擇了鋰電池，主要有兩種電池，一種高速電動(dòng)車的鋰離子電池，包括磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元鋰電池等，還有一種是低速電動(dòng)車的鉛酸電池。

　　特斯拉用的松下電池是三元鋰電池，這種電池的能量密度、功率密度、安全性比較均衡，是中庸之選。采用軟件的辦法解決充放電過程中的安全性問題。但是若遇到極端碰撞，強(qiáng)大的沖擊力擊破電池包的保護(hù)，車依然會(huì)起火爆炸，只是高強(qiáng)度的保護(hù)給了車主逃生的時(shí)間。

　　磷酸鐵鋰也就是比亞迪所謂的鐵電池，應(yīng)用比較廣泛，優(yōu)勢(shì)是安全性相對(duì)比較好，盡管也有事故，比較而言已經(jīng)是最好的。其功率密度較好，可大倍率放電，有不錯(cuò)的加速性能。在循環(huán)壽命方面也有優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期使用成本相對(duì)較低。缺點(diǎn)是能量密度相對(duì)較低，同樣重量續(xù)航里程沒優(yōu)勢(shì)。此外，低溫性能比較差，冷天電量會(huì)損失很多。

　　錳酸鋰電池在日本企業(yè)用的很多，優(yōu)點(diǎn)是低溫性能比較好，低溫電量損失沒有磷酸鐵鋰那么嚴(yán)重，價(jià)格也便宜，安全性不如磷酸鐵鋰，但是還不錯(cuò)。但是材料本身不太穩(wěn)定，容易產(chǎn)生氣體。

　　賀艷兵強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)在研發(fā)電池不能大躍進(jìn)式的一味追求能量密度，有的把其內(nèi)的隔膜做得非常薄，整體輔材用的比較少，這樣會(huì)帶來電池體系的不穩(wěn)定，造成安全隱患。要在提高電池的安全穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，提高能量密度。

　　綜上所述，業(yè)內(nèi)人士表示，電動(dòng)車將來的趨勢(shì)是使用純電池或者氫動(dòng)力，而目前大容量電池的充電速度問題還是個(gè)瓶頸，普及尚需要時(shí)間。

　　眼下的解決方案是油電混合的方式，即汽油加上電力作為能源。未來幾年，隨著鋰電池價(jià)格的進(jìn)一步下降和容量的進(jìn)一步提升，電動(dòng)車、插電混合動(dòng)力車會(huì)越來越便宜，性能會(huì)越來越好。讓我們拭目以待吧。