金屬空氣電池是個什麽鬼？據（jù）說石墨（mò）烯能顛覆電動汽車市場

金屬空氣電池是個什麽鬼？據說（shuō）能顛（diān）覆電動汽車市場

近日，記者從中科院寧波材料所官方網站獲悉，該所研究團隊成功研（yán）製出基（jī）於石墨（mò）烯空氣陰極的千（qiān）瓦級鋁空氣電池發電係統，準備近期推動金（jīn）屬空氣電池產業化。

啥是金屬空氣電池？簡（jiǎn）單說，就是（shì）一種將（jiāng）金屬材料的化學能直接轉化（huà）為電能的化學（xué）電源。金屬空氣電池具有能量密度（dù）高、價格（gé）低廉、資（zī）源豐富、綠色無（wú）汙染、放電壽命長（zhǎng）與（yǔ）安（ān）全環保等（děng）優勢，已被國（guó）家列入《“十三五”國家戰略性新興產業（yè）發展規劃》，同時還被國家發改委、能源局列入《能（néng）源技術革命創新（xīn）行動計劃(2016-2030年（nián）)》。



隨著智能電網、移動通訊、電動汽車和應急救災等領域發（fā）展，能量（liàng）高、成本低、體積小（xiǎo）、壽（shòu）命（mìng）長的新型化學電源的（de）市（shì）場需求已是不言自明。僅在通訊基站（zhàn）備用電源市場（chǎng）方（fāng）麵，據不完全統計，2016年（nián）中國通訊基站的數目是近600萬個，而（ér）傳統通訊基站（zhàn）一般采用大容量鉛酸蓄（xù）電池配合柴油（yóu）發（fā）電機作為備用電源係統，目前在用鉛酸蓄電池高達1000多萬組，體積和質量均較大，3～4年（nián）更換一次，使用（yòng）壽命短。然而，金屬空氣電池具有（yǒu）比能量密度高(係統可達400 Wh/Kg以上)、儲存時間久(約15年)、備（bèi）用時（shí）間長(30~50 h)及適配溫度範圍寬(–20℃~60℃)等優點，是替代通訊基站鉛酸備用電源的優異（yì）備選。此（cǐ）外，金屬空氣電池能量密度高達800 Wh/Kg，是當前（qián）商業化鋰離子動力電池的（de）4倍以上（shàng），在電動汽車（chē）增（zēng）程器應用方麵也具（jù）有誘人市場前景。



然而，金屬空氣電池產業發展仍（réng）然麵臨（lín）諸多技術瓶頸（jǐng），影響了其應用推（tuī）廣。究其原因（yīn）有（yǒu）四方麵：一是當前研發應用（yòng）的氧還原催化（huà）劑催化活性不夠高，電極功率密度有待提（tí）升；二是常規結構的空氣陰極極化電阻較大，難（nán）於滿足高功率輸出；三是金屬（shǔ）陽（yáng）極自（zì）腐蝕（shí）情況嚴重，導致陽極利（lì）用率不高（gāo）；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。



2013年起，寧波材料所動力鋰電池工程實驗室開始金屬空氣電（diàn）池研究，研究團隊在石墨（mò）烯複（fù）合催化劑、新結構空氣陰極、金（jīn）屬（shǔ）陽極合金化、單電池製備工藝等多方（fāng）麵（miàn）取得（dé）了一（yī）係列（liè）進（jìn）展，其中（zhōng）采用石墨（mò）烯複合錳基氧化物催化劑（jì）以及新（xīn）型石墨烯基（jī）高效空氣陰極將單體電池功率密度了（le）提高25%，大幅度提升金屬空氣電池綜合性能。



研究團（tuán）隊在電池設計及係統集成（chéng）技術方麵也進行了（le）深入研究。2015年成功研製出能（néng）量密度（dù）400 Wh/Kg、容量3 kWh、輸出功率300 W的鎂空氣電池發電係統。近（jìn）日，又成功研製出基於石墨烯空氣陰極的千（qiān）瓦級鋁空氣電（diàn）池發電係統，該電池係統能量密度高達（dá）510 Wh/Kg、容量20 kWh、輸出功率1000 W。通過（guò）實際演示顯示，該係（xì）統（tǒng）可同時為一台（tái）電視機、一台電腦、一台電風扇以及10個60W照明燈泡供電，初（chū）步驗證其發電供電能力。同時，團隊還積極設計開發用於通訊基站備用電源和電動汽（qì）車增程器的5kW級大功率鋁空（kōng）氣電（diàn）池係統。



據了解，該研究（jiū）團隊圍繞（rào）金屬空氣電（diàn）池研究已發表SCI論文10餘篇、申請發明專利20餘項，具（jù）備了從（cóng）關鍵材料與（yǔ）部（bù）件、單（dān）體電池、模塊化電池堆的小試製備能力，準備近期推動金屬（shǔ）空氣電池（chí）產業化（huà）。

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