Analyse der Entwicklungsperspektiven von Aluminium-Luftbatterien

Aluminium-Luftbatterien wurden kürzlich von der Industrie nachgefragt. Jemand fragte online: "Wie sehen die Aussichten für Aluminium-Luftbatterien aus?" Die folgenden Antworten kamen von Batteriepraktikern.

Jie Su

Die Rate der Luftbatterie ist noch im Labor. Aus der Sicht der Daten ist es in der Tat eine große Verbesserung der Leistung. Ob es den Markt retten kann, aber das Ergebnis nicht dem Produkt entspricht, das Produkt nicht der Industrialisierung entspricht und die Industrialisierung nicht der Benutzerakzeptanz entspricht.

Daher sind die Aussichten wirklich schlecht, man kann nur sagen, dass sie konservativ und optimistisch sind.

Der Herstellungsprozess von Lithiummetallbatterien wurde in China nicht beherrscht, und es ist möglicherweise nicht möglich, einheimische Produkte mit ausgereifter Technologie herzustellen. Soweit ich weiß, ist Israel besser und es gibt nur wenige militärische Produkte.

Zhuo Liang

Die Nachrichten sind sehr gut, die Batterie ist auch sehr gut, aber es gibt ein Manko.

Das heißt, es kann nicht aufgeladen werden!

Nachdem der Strom entladen ist, müssen Sie das Auto an einen bestimmten Ort fahren, um eine Batterie zu wechseln ... Was ist der Unterschied zwischen diesem und dem Auftanken?

Tatsächlich wird in dem in den Nachrichten erwähnten CitroenC1 diese Aluminium-Luftbatterie mit einer Lithium-Ionen-Batterie verwendet. Die tägliche Kilometerleistung beträgt in der Regel Lithium-Ionen-Akkus. Wenn es verbraucht ist, wird die Aluminium-Luftbatterie aktiviert, es handelt sich also tatsächlich um ein Reserverad. Es ist nur für den Fall, dass der tägliche Kilometerstand aufgebraucht ist und die Ladestation nicht gefunden wird. Wenn Sie dies auch verwenden, müssen Sie es ändern, anstatt nach Hause zu gehen, um es zu füllen.

Was Tesla betrifft, habe ich immer geplant, Lithium-Ionen-Batterien als Hauptkraft zu verwenden. Vor kurzem habe ich nur viel in den Bau einer Giga-Fabrik investiert. Im Jahr 2020 habe ich nur die Designleistung erreicht. Davor "haben wir die Situation anderer realisierbarer Technologien betrachtet." Das vielversprechendste ist der Lithium-Ionen-Akku.

Welkincity, Produktingenieur für Lithium-Ionen-Batterien

Die Aluminium-Luftbatterie enthält hochreines Aluminium-Al (mit 99,99% Aluminium) als negative Elektrode, Sauerstoff als positive Elektrode und eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) als Elektrolyt. Aluminium nimmt Sauerstoff in der Luft auf, löst beim Entladen der Batterie eine chemische Reaktion aus und wandelt Aluminium und Sauerstoff in Aluminiumoxid um. Die Entwicklung der Aluminium-Luftbatterie ist sehr schnell und ihre Anwendung auf Elektrofahrzeugen hat gute Ergebnisse erzielt. Es ist eine vielversprechende Luftbatterie.

Warum müssen Lithium-Ionen-Batterien aufbewahrt werden, da 100 Kilogramm 3.000 Kilometer zurücklegen können? Und möchten Sie starten, nachdem der Li-Ion-Akku leer ist?

Ich denke, obwohl die Vorteile ausgezeichnet sind, liegen die Nachteile auf der Hand:

1. Die spezifische Leistung ist niedriger und die Lade- und Entladegeschwindigkeit ist langsamer.

2. Spannungsverzögerung, Selbstentladungsrate ist groß;

3. Ein Wärmemanagementsystem ist erforderlich, um eine Überhitzung der Aluminiumluftbatterie während des Betriebs zu verhindern

Die Aussichten sind also definitiv da, aber bevor diese fatalen Mängel behoben sind, werden Lithium-Ionen-Batterien nicht in kurzer Zeit ersetzt.

Verschiedene Luftbatterien existieren seit langem und gehören zum Reservebatteriebereich. Denken Sie daran, ein Stück Metall zu wechseln, wenn kein Strom vorhanden ist, also perfekt. Solche Batterien haben jedoch ein häufiges Problem: Es gibt keine perfekte Elektrolytmembranlösung, so dass sich die Anwendung dieses Batterietyps nicht ausdehnen konnte. Diese Membran sollte die Stabilität des Metalls in der Lauge schützen. Es ist notwendig, den Strom in Form von Ionen zu transportieren. Berücksichtigen Sie die Rolle des Elektrolyten im Abscheider in der Batterie. Denken Sie über die Rolle der Elektrolytmembran von Lithiummetall in Lithiumthionylchlorid nach. Dies sind die ersten Durchbrüche bei Luftbatterien.

Anhang: Aluminium-Luftbatterie Begrüßungsmaschine Tesla Patent Target Metall-Luftbatterie

Medienberichten zufolge haben Alcoa und Israels Phinergy auf der Atlanta Advanced Automotive Battery Conference 2014 eine gemeinsame Entwicklungsvereinbarung über die Weiterentwicklung der Phinergy-Aluminium-Luft-Batterie unterzeichnet. Die Phinergy-Aluminium-Luft-Batterie kann die Reichweite von Elektrofahrzeugen effektiv verbessern. Der spezifische Geschäftsumfang der gemeinsamen Entwicklungsvereinbarung umfasst hauptsächlich neue Materialien, neue Prozesse sowie Teile und Komponenten. Ziel dieser gemeinsamen Entwicklung ist es, Aluminium-Luft so schnell wie möglich zu fördern. Die Vermarktung von Batterieanalysten ergab, dass die patentierte Technologie von Tesla neben den neuesten Forschungsergebnissen von Alcoa auch auf Metallluftbatterien abzielt und die Zukunft eine echte Vermarktung von Aluminiumluftbatterien nicht ausschließen wird.

Aluminium-Luftbatterie wird die zukünftige Batterierichtung

Medienberichten zufolge haben Alcoa und Israels Phinergy auf der Atlanta Advanced Automotive Battery Conference 2014 (die vom 3. bis 7. Februar 2014 in Atlanta, USA, stattfand) die Phinergy-Aluminium-Luft-Batterie weiterentwickelt. Die Ausgabe unterzeichnete eine gemeinsame Entwicklungsvereinbarung.

Als nicht wiederaufladbare Batterie gibt es Aluminium-Luftbatterien seit den 1960er Jahren und sie haben eine sehr hohe Energiedichte. Die Aluminium-Luftbatterie besteht aus einer katalytischen Luftkathode, einem Elektrolyten und einer Metall-Aluminium-Anode mit einem theoretischen Energieverhältnis von 8,1 kWh / kg, was nach der Lithium-Luft-Batterie von 13,0 kWh / kg an zweiter Stelle steht. Da jedoch die anodische Korrosion der Aluminium-Luftbatterie während des Entladevorgangs Wasserstoff erzeugt, verursacht dies nicht nur einen übermäßigen Verbrauch des Anodenmaterials, sondern erhöht auch den elektrischen Verlust innerhalb der Batterie, wodurch die Kommerzialisierung der Aluminium-Luft-Batterie ernsthaft behindert wird . In der Vergangenheit umfasst das Verfahren zum Lösen der obigen Probleme hauptsächlich das Dotieren eines hochreinen Metallaluminiums mit einem spezifischen Legierungselement, um die Korrosionsbeständigkeit der Metallaluminiumanode zu verbessern, oder das Hinzufügen eines Korrosionsinhibitors zum Elektrolyten.

Dr. Raymond Kilmer, Executive Vice President und Chief Technology Officer von Alcoa, erklärte kürzlich, dass Alcoa über umfassende Fachkenntnisse in technischen Materialien und umfangreiche Erfahrung in der Vermarktung neuer Produkte verfügt. Dadurch werden Phinergy-Aluminium-Luftbatterien kommerzialisiert. Es ist auch sehr attraktiv für Phinergy. Derzeit sucht die Automobilindustrie nach einer neuen emissionsfreien und umweltfreundlichen Energiequelle, die herkömmliches Benzin ersetzen kann. Die Phinergy-Aluminium-Luftbatterie kann garantieren, dass das Auto eine gute Reichweite hat. Daher ersetzt die Phinergy-Aluminium-Luftbatterie am ehesten das herkömmliche Benzin, um ohne Verschmutzung keine neue Energie zu emittieren.

Laut Phinergy wurde ein proprietäres Produktionsverfahren für Metallaluminiumanoden entwickelt, mit dem die Energienutzung von Metallaluminium erhöht und der Energieverbrauch für unnötige chemische Reaktionen gesenkt werden kann. Phinergy sagte auch, dass es auch ein fortschrittliches Batteriemanagementsystem entwickelt hat, um die Energienutzung der Batterie zu verbessern. Die Luftkathode der Phinergy Aluminium-Luftbatterie ist mit einem speziellen Katalysator auf Silberbasis ausgestattet, der eine einzigartige und innovative Struktur verwendet, durch die Sauerstoff hindurchtreten und Kohlendioxid blockieren kann. Mit dieser innovativen Struktur kann die Luftkathode der Phinergy-Aluminium-Luftbatterie die Karbonisierung der Elektrode wirksam vermeiden, und die Lebensdauer kann daher Tausende von Stunden erreichen. Wenn die Phinergy-Aluminiumluftbatterie in Betrieb ist, reagiert ihr internes Metallaluminium in Aluminiumhydroxid. Das Aluminiumhydroxid kann durch die Verarbeitung der Aluminiumanlage recycelt werden, so dass eine nachhaltige Nutzung erreicht werden kann.

Laut Phinergy enthält die Phinergy-Aluminium-Luftbatterie 50 Aluminiumplatten, von denen jede allein 20 Meilen Energie antreiben kann, sodass die gesamte Phinergy-Aluminium-Luftbatterie 1000 Meilen (ca. 1600.000 Meter) erreichen kann. Darüber hinaus wurde die Phinergy-Aluminium-Luftbatterie erfolgreich in das Display von Elektrofahrzeugen integriert. Zusätzlich zu Anwendungen in der Elektrofahrzeugindustrie sagte Phinergy, dass seine Metallluftbatterie auch in Anwendungen mit fester Energie wie Krankenhäusern, kommerziellen Notstromaggregaten für Rechenzentren, Allzweckgeneratoren und Verteidigungsanwendungen wie Mobilheimen verwendet werden kann und fahrerlose Fahrzeuge.

Tesla patentierte Metallluftbatterie

Der größte Engpass bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen liegt in der Batterietechnologie, da Elektrofahrzeuge im Allgemeinen schwerwiegende Mängel wie lange Ladezeiten und kurze Fahrstrecken aufweisen.

Diese schwerwiegenden Mängel werden jedoch behoben, und ein Unternehmen, das von einem Unternehmen namens Tesla Motors durchgesickert ist, zeigt, dass es auf dem Gebiet der Autobatterien einen großen Durchbruch erzielt hat. Medienberichten zufolge beschreibt das Patent den Akku, der aus einem Lithium-Ionen- und einem Metall-Luft-Akku besteht und bis zu 650 km weit fahren kann. Der englische Buchstabe E steht für Wirtschaftlichkeit, Tesla Mode LE wird auf die Straße gebracht, um die großtechnische Anwendung des Elektrofahrzeugs zu verflachen. Es wird erwartet, dass es für 30.000 US-Dollar verkauft wird und die Reichweite 200 Meilen erreichen wird.

Laut ausländischen Medienberichten hat die Tesla Motor Corporation am 8. Dezember 2010 eine Patentanmeldung für das „Hybrid-Batteriepacksystem mit erweiterter Reichweite für Elektrofahrzeuge“ eingereicht und am 25. Juni 2013 vom US-Patentamt genehmigt. Die Hybridleistung Zug wird nicht mit einem Benzinmotor ausgestattet. Das in diesem Patent erwähnte Hybridsystem ist tatsächlich von Elektrizität zu Elektrizität. Mit zwei Batterietypen ist es theoretisch möglich, Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite zu geben.

Berichten zufolge umfasst Teslas "Hybridbatteriesystem mit erweiterter Reichweite" Standard-lithium-ionen-akkus, Steuerungen und herkömmliche Motoren. Um die Sache zu verkomplizieren, gibt es auch einen Metall-Luftchemie-Akku. Der Lithium-Ionen-Akku versorgt das Auto direkt mit Strom, und der Metall-Luft-Akku versorgt den Lithium-Ionen-Akku mit Strom. In Teslas patentiertem Design ersetzte der Metall-Luft-Akku im Wesentlichen den Verbrennungsmotor mit erweiterter Reichweite. Die Metallluftbatterie hat eine hohe Energiedichte und kann mehr elektrische Energie speichern. Theoretisch kann es als erweiterter Bereich fungieren, aber seine Leistungsdichte ist relativ gering.

Branchenkennern zufolge muss die Batterietechnologie einen großen Sprung machen, um ein echtes Mainstream-Produkt zu werden. Derzeit gibt es noch drei Berge mit kurzer Reichweite, langer Ladezeit und hohen Batteriekosten, sodass Elektrofahrzeuge nicht zivilisiert werden können. Der Mode lE, den Tesla in Zukunft auf den Markt bringen will, ist ein Elektroautoprodukt für die breite Öffentlichkeit. Daher muss Tesla die Batteriekosten auf ein niedrigeres Niveau als heute reduzieren.

Es wird berichtet, dass die von Tesla verwendete Batterie mit hoher Energiedichte einen großen Nachteil hat, dh die Lebensdauer ist niedrig (500 Zyklen), und ein Zyklus ist als der vollständige Entladezyklus der Batterie mit einer Nennleistung von kWh definiert. Der Volt verbraucht 65% seiner Nennleistung und verwendet für jede vollständige Entladung einen Lebenszyklus von 0,65. Mit anderen Worten, Tesla verwendet eine Batterie-Nennleistung von fast 90%. Nehmen Sie als Beispiel die 85-kWh-Modelle. Die Reichweite mit einer Ladung beträgt 300 Kilometer, und jeder Lebenszyklus verwendet 0,9 Lebenszyklen. Fahren auf 100.000 Meilen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Akku 333 Mal entladen. Die Entladungstiefe (DOD) erreicht 90%, was 300 Zyklen entspricht, und kann leicht 500 Zyklen erreichen. Die Reichweite der Volanda mit einer Ladung beträgt nur 60 km. Wenn Sie auf 100.000 Meilen fahren, muss der Batteriezyklus das 1710-fache erreichen, und Bitsla ist viel höher.

Insider wiesen darauf hin, dass Teslas "Patent" nichts anderes als eine Hybridbatterie ist, ähnlich der Volanda-Batterie, die für das tägliche Fahren (normalerweise nicht mehr als 40 Meilen) verwendet werden kann und jeden Tag aufgeladen werden muss. Je nach Fahrgewohnheiten wird die Batterie mit erweiterter Reichweite selten verwendet, daher kann es sich um eine chemische Komponente mit einer sehr geringen Lebensdauer handeln. Darüber hinaus muss die Batterie mit erweiterter Reichweite nicht unbedingt aus metallischer Luft bestehen und kann eine beliebige chemische Komponente mit hoher Energiedichte, geringer Lebensdauer und geringen Kosten sein. Daher ist Teslas "Hybridbatteriesystem mit erweiterter Reichweite" nur eine Erweiterung des Konzepts, unabhängig davon, ob das Konzept wünschenswert ist, aber auch die Leistung des Tesla ModelE-Elektroautos sehen muss.

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