Warum können Aluminium-Luftbatterien Lithiumbatterien nicht ersetzen?

Die chemische Reaktion der Aluminium-Luftbatterie ähnelt der der Zink-Luftbatterie. Die Aluminiumluftbatterie besteht aus hochreinem Aluminium Al (mit 99,99% Aluminium) als negative Elektrode, Sauerstoff als positive Elektrode und wässriger Kaliumhydroxid- (KOH) oder Natriumhydroxid- (NaOH) Lösung 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.

Aluminium Luftbatterie ersetzt Lithiumbatterie?

Derzeit als alternative Lithiumzelle erhältlich, befindet sich Aluminium noch im Versuchsstadium, es gibt keine kommerzielle Verwendung. Ob eine Aluminium-Luftbatterie die Lithiumbatterie ersetzt, ist im Allgemeinen noch nicht bekannt. Lassen Sie uns dann sehen, welche Probleme beim Ersetzen der Aluminiumbatterie durch eine Lithiumbatterie auftreten.

Aus der Reichweite der Batterie sind Aluminium-Luftbatterien in der Tat ein Durchbruch im Vergleich zu Lithiumbatterien. Da die Aluminium-Luftbatterie jedoch während des Entladevorgangs Wasserstoff erzeugt, verursacht sie nicht nur einen Verlust des Anodenmaterials, sondern erhöht auch den internen Verlust der Batterie. Darüber hinaus verbraucht die Aluminium-Luftbatterie Aluminium, das nach Ablauf der Batterielebensdauer benötigt wird. Die Neuinstallation von Aluminium und dergleichen hat die kommerzielle Entwicklung von Aluminium-Luftbatterien stark behindert. Und in Bezug auf Automobilanwendungen sind Aluminium-Luftbatterien noch unbekannt, nicht einmal vergleichbar mit Wasserstoff-Brennstoffzellen.

Analyse der Gründe, warum Aluminium-Luftbatterien Lithiumbatterien nicht ersetzen können

1, meistens für Notstrom verwendet

„ Aluminium-Luftbatterien sind keine Batterien, mit denen elektrische Energie im herkömmlichen Sinne viele Male gespeichert wird, sondern ein chemisches Reaktionsgerät, das elektrische Energie freisetzt.“ Chen Tao sagte, dass sein Arbeitsprinzip der Prozess der Oxidation von aktivem Metall in Wasser ist, um Energie freizusetzen. - Die freigesetzte Energie wird als elektrische Energie über einen Elektrolyten und ein spezielles Elektrodenmaterial abgegeben.

Im Allgemeinen ist bei Aluminium-Luftbatterien das aktive Metall Aluminium, ähnlich wie bei Zink-Luftbatterien, Magnesium-Luftbatterien usw., jedoch nur entsprechend der Aktivität des Metalls (der Schwere der Oxidationsreaktion in Wasser oder Luft). Der Elektrolyt gebrauchte und andere Hilfsstoffe unterscheiden sich geringfügig.

"Nur Wasser hinzufügen" ist nur im Lebenszyklus der Batterie. Die im Wesentlichen verbrauchte Substanz ist Aluminium, nicht Wasser. "Chen Tao sagte Reportern, dass im Batteriearbeitsprozess die Energie kontinuierlich abgegeben wird, Metallaluminium. Es wird auch kontinuierlich oxidiert und verbraucht, um Aluminiumhydroxid herzustellen, das unter der Bedingung hergestellt wird, dass Es verbraucht Aluminium, das chemische Energie enthält. „Die 100 Kilogramm Aluminium-Luftbatterie speichern genug Strom, um 3.000 Kilometer zu fahren.“ Nach 3.000 Kilometern ist die Batterielebensdauer abgelaufen und muss neu installiert werden, dh Metallaluminium.

Berichten zufolge gibt es seit den 1960er Jahren Aluminium-Luftbatterien. Bis jetzt befindet sich der größte Teil der Forschung im theoretischen Stadium, und es gibt nicht viele praktische Anwendungen. Zu Hause konzentriert sich die Forschung auf Notstromversorgungen; Im Ausland versuchen Wissenschaftler oder die Erforschung bestimmter Elektrodenmaterialien oder die Erforschung von Batteriesystemen für spezielle Anwendungen, Durchbrüche bei Aluminium-Luftbatterieanwendungen zu finden.

2. Sicherheitsrisiken sind zu prüfen

"Die unbequeme Verwendung ist derzeit der größte Engpass bei Aluminium-Luftbatterien." Chen Tao glaubt, dass neben der Unannehmlichkeit, Batterien zu verwenden, die mehr elektrische Energie speichern, auch viele Unannehmlichkeiten im Vergleich zu anderen Brennstoffzellen auf Brennstoffbasis bestehen. Beispielsweise können Wasserstoffbrennstoffzellen leicht Wasserstoff hinzufügen. Wird notiert, gelagert und zu chemischen Reaktionsgeräten transportiert, ist jedoch für Aluminium in festem Metall offensichtlich unpraktisch. Zweitens gibt es viele Nebenreaktionen und der Reaktionsprozess ist nicht leicht zu kontrollieren. Einige der Reaktionsprodukte hindern die Reaktion bis zu einem gewissen Grad daran, eine große Wärmemenge freizusetzen und gleichzeitig brennbare und explosive Gase zu erzeugen.

Auf dem Weg zur Forschung und Entwicklung von Elektrofahrzeugen scheint Aluminium eine wichtigere Rolle zu spielen. Ein interessantes Phänomen ist, dass die Batterielebensdauer des US-amerikanischen Tesla-Elektroautos auf 300 km bis 400 km erhöht werden kann. Die verwendete Batterie besteht hauptsächlich aus ternärem Nickel-Kobalt-Aluminium-Material, während das Elektroauto in China Nickel-Kobalt-Mangan verwendet. Der Unterschied zwischen den Metallen ist Aluminium.

„ Das in Tesla verwendete Aluminiummaterial wird hauptsächlich für Batterien verwendet, die mehrmals elektrische Energie speichern können. Seine Funktion besteht darin, die Energiedichte der Batterie zu erhöhen, und die Batterie mit dem gleichen Gewicht kann mehr elektrische Energie speichern, so dass die Reichweite des Autos größer ist. Long. "Chen Tao glaubt, dass dies unter diesem Gesichtspunkt tatsächlich ein Durchbruch ist. Die daraus resultierenden Sicherheitsrisiken werden jedoch weiteren Tests unterzogen.

Elektrofahrzeuge, die mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben werden, sind schwer zu popularisieren. Das größte Hindernis ist die begrenzte Kilometerleistung. Die aktuelle Ausdauer liegt meist zwischen 135 km und 480 km. Sofern sich nicht viele Schnellladestationen auf dem Weg befinden, ist es nicht angebracht, Elektrofahrzeuge für Fernreisen zu fahren. Einige Fahrzeuge, die größer als 200 Kilometer sind, sind besonders teuer und können nicht populär gemacht werden.

3, das Auto ist noch unbekannt

Kann eine Aluminium-Luftbatterie eine Lithium-Ionen-Batterie ersetzen? Das Geely Automobile Research Institute hat verwandte Experimente zur Simulationsmodellierung durchgeführt. Unter dem Gesichtspunkt der Fahrzeugdynamik wird die Anwendung der Aluminium-Luftbatterie als Energiequelle für Elektrofahrzeuge untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Menge an Leistung und Leistung liegt, die von selbst freigesetzt werden kann.

" Aufgrund der experimentellen Ergebnisse eignet sich die Aluminium-Luftbatterie besser als Batterie-Pufferbatterie." Du Zhiqiang sagte, dass die Aluminium-Luftbatterie eine Energiequelle ist und die Energie der Aluminium-Luftbatterie mit dem gleichen Gewicht im Vergleich zur Speicherbatterie freigesetzt werden kann. Darüber hinaus ist seine Energiedichte hoch, aber seine freisetzbare Leistung ist extrem niedrig, und seine Verwendung allein entspricht nicht den Anforderungen des Autos, insbesondere wenn es gerade erst startet. Dies entspricht einem Kraftstoffauto, der Kraftstofftank ist groß, aber der Motor ist sehr klein, kann einen langen Weg zurücklegen, ist aber sehr langsam. Im Gegensatz dazu ist die Geschwindigkeit von Lithium-Ionen-Batterien stabiler. Wenn eine Aluminium-Luftbatterie dieselbe Leistung hat (dh das Fahrzeug hat dieselbe Geschwindigkeit), beträgt das Gewicht das 4- bis 5-fache des Gewichts der Lithium-Ionen-Batterie.

Mit anderen Worten, die Standardenergie eines Elektroautos sollte darin bestehen, dass die tatsächliche Länge der Aluminium-Luftbatterie verwendet wird, um eine längere Reichweite zu erzielen, und die Aluminium-Luftbatterie mit einer Batterie vom Leistungstyp kurz ist. Das Fahrzeug hat eine gute dynamische Leistung.

" Für Automobilanwendungen sind Aluminium-Luftbatterien noch unbekannt." Du Zhiqiang glaubt, dass Aluminium-Luftbatterien derzeit in Mobilkommunikationsgeräten und Notebooks verwendet werden, aber sie sind experimentell und nicht sehr umfangreich. Im Bereich der Elektrofahrzeuge sind auch in Zukunft noch viele technische Probleme dringend zu lösen. Ob es erfolgreich zu einer Energie für Elektrofahrzeuge werden kann, hängt von der endgültigen Wahl des Marktes ab. In anderen Bereichen scheint es aufgrund der technischen Eigenschaften der Aluminium-Luftbatterie selbst besser als Notstromquelle und mobiles Kraftwerk geeignet zu sein.

Aus der aktuellen Auswahl der Batterie für Elektrofahrzeuge von Geely geht hervor, dass sie im Wesentlichen der Branche entspricht. Das Produktionsmodell basiert hauptsächlich auf lithiumeisenphosphat. Die zu entwickelnden Modelle verwenden grundsätzlich ternäre Materialien. Du Zhiqiang sagte: "Ich persönlich glaube, dass die zukünftige Entwicklungsrichtung auf der vorhandenen Batterie basiert, die Brennstoffzelle erhöht, eine hybride Brennstoffversorgung aus 'Brennstoffzelle + Batterie' bildet, bei der Brennstoffzellenauswahl ist Wasserstoffbrennstoffzelle besser als Aluminium-Luftbatterie Warten Sie auf Metallbrennstoffzellen. "