金屬空氣電池（chí）能量密度高達800Wh/Kg，為什麽沒有車企用呢？
金屬空氣電池能量密度（dù）高達800Wh/Kg，為什麽沒有車企用呢？
為了滿足不（bú）斷發展的智（zhì）能電（diàn）網、移動通（tōng）信、電動汽車，以及應急救災的需要，迫切需要開發能量高（gāo）、成本低、體積小、壽命長的新型化學電源。金屬空氣電池（也稱為金屬燃料電池）是一種將金屬材料的化學能直接轉化為電能的化學（xué）電（diàn）源。金屬（shǔ）空氣電池具有能量密度高、價格低廉、資源豐富、綠色無汙染、放電壽命長與安（ān）全環保等優勢，已（yǐ）被（bèi）國家列入《“十三五（wǔ）”國家戰（zhàn）略性新興產業（yè）發展（zhǎn）規劃》，同時還被國家發改委、能源局列入《能源（yuán）技術革命創新行動計劃（huá）（2016-2030年）》。
石墨烯基陰極（jí）與（yǔ）常規陰極的電（diàn）化學性能比較
僅在通信基站備用電源市場方麵，據不完全（quán）統計，2016年中（zhōng）國通信基站的（de）數目是近600萬個。傳統通信基站一般采用大容量鉛酸蓄電池配合柴油發電（diàn）機作為備用電源係統，目前在用鉛酸蓄電池高達1000多萬組，體積和質量均較（jiào）大，3～4年更（gèng）換一次，使用壽（shòu）命較短。然而，金屬空氣電（diàn）池具有比能量（liàng）密度高（係統可達400Wh/Kg以上）、儲存時間久（約（yuē）15年）、備用時間長（30～50小時）及適配溫度範圍（wéi）寬（–20～60℃）等優（yōu）點，是替代通信基站鉛（qiān）酸備用電源的優異備選。此外，金（jīn）屬空氣（qì）電池能量密度高達800Wh/Kg，是當前商業化鋰離子動力電池的4倍以上，在電動汽車增程器應用方麵也（yě）同樣具有誘人的市場前景。
然而，金屬空氣電池產（chǎn）業發展仍然麵臨諸多技（jì）術瓶頸，影（yǐng）響了其應用推廣。究其原因有四方（fāng）麵：一是當前研發應用的氧還原催化劑催化（huà）活性不夠高，電（diàn）極功率密度有待提升；二是常規（guī）結構的空氣陰（yīn）極極化電阻較大，難於（yú）滿足高功率輸出；三是金屬陽極自腐蝕（shí）情況嚴重，導致陽極利用率不高；四是電池係（xì）統熱失控問題，導致電池係統無法長時間工作。
自2013年，中國（guó）科學院寧波材料技術與工程研究所動力鋰電池工程實驗室部署了金屬空氣電池研究，研究團隊在石墨烯複合催化劑、新結構空氣陰極（jí）、金（jīn）屬（shǔ）陽極合金化、單電（diàn）池製（zhì）備工藝等多方（fāng）麵取得了（le）一係列進展，其中采用石墨烯複合錳基氧化物催（cuī）化劑以及（jí）新（xīn）型石墨烯基高效空氣陰極將單體電池功率密度提高了25%（見圖1），大幅度（dù）提升金屬空氣電池綜合（hé）性能。
秉承“料要成材，材要成器，器要好（hǎo）用（yòng）”的研（yán）究理念，研究團隊在電池設計及係統集成技術方麵（miàn）也進行了深入研（yán）究，並在2015年成功（gōng）研製出能量密（mì）度400Wh/Kg、容量3KWh、輸出（chū）功率（lǜ）300W的鎂空氣電（diàn）池（chí）發電係統。近日，研究團隊又成功研製出基（jī）於石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發電係統（見圖2），該電池係（xì）統能量（liàng）密度（dù）高（gāo）達（dá）510Wh/Kg、容（róng）量20KWh、輸（shū）出功率1000W。通過實際演示顯示該電池係統可同時為一台電視機、一台電腦、一台電風扇以及10個60W照明（míng）燈（dēng）泡同時供電，初步驗證了該鋁空氣電池係統的發電供電能力。據悉（xī），研究團隊正在（zài）積極設計開發用於通信（xìn）基站備用電源（yuán）和電動汽車增程器的5KW級（jí）大功率鋁空氣電池係統。
研（yán）究團隊圍繞金屬空氣電池研究已發表SCI論文（wén）10餘篇、申請發明專利20餘項（xiàng），具備了關鍵材（cái）料與部（bù）件、單體電池、模（mó）塊化（huà）電池堆的小試製（zhì）備能力，準備近期推動金屬空氣電池產業化（huà）。
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