它比锂电池强4倍,预计将使电动汽车“飞”

来源: 互联网

    近日,记者从中国科学院宁波材料研究所官方网站了解到,该研究小组成功开发出基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统,随时推动金属空气电池在不久的将来工业化。

    什么是金属空气电池?简而言之,它是一种化学电源,可直接将金属材料的化学能转化为电能。金属空气电池具有能量密度高,价格低,资源丰富,绿色无污染,放电寿命长,安全环保等优点。它们已被国家《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》列出,并且也被国家发展和改革委员会和能源局列出《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》。

    随着智能电网,移动通信,电动汽车和应急救援的发展,市场对高能量,低成本,小尺寸和长寿命的新化学电源的需求是不言而喻的。就通信基站的备用电源市场而言,据不完全统计,2016年中国通信基站数量接近600万,而传统通信基站一般采用大容量铅酸蓄电池和柴油发电机组。作为目前正在使用的备用电源系统。铅酸电池可达1000多万套,体积大,质量好,每3〜4年更换一次,使用寿命短。然而,金属空气电池具有更高的比能量密度(系统高达400Wh/Kg),长存储时间(约15年),长待机时间(30~50h)和宽温度范围(-20°C~60°C)等等,它是通信基站的铅酸备用电源的绝佳替代品。此外,金属空气电池的能量密度高达800Wh/Kg,是目前商用锂离子电池的四倍以上。它在电动汽车增程器的应用中也具有吸引人的市场前景。

    然而,金属空气电池行业的发展仍然面临许多技术瓶颈,这已经影响了其应用推广。这有四个原因:第一,目前开发和应用的氧还原催化剂的催化活性不够高,需要提高电极功率密度;第二,传统结构的空气阴极极化电阻大,难以满足高功率输出;自腐蚀情况严重,导致阳极利用率低;第四是电池系统的热失控问题,导致电池系统长时间无法工作。

    自2013年起,宁波材料研究所锂电池工程实验室开始研究金属空气电池。研究团队在石墨烯复合催化剂,新结构空气阴极,金属阳极合金化和单细胞制备工艺方面取得了许多成就。包括使用石墨烯复合锰基氧化物催化剂和新型石墨烯基高效空气阴极在内的一系列进展将单电池的功率密度提高了25%,大大提高了金属 - 空气电池的整体性能。

    研究团队还对电池设计和系统集成技术进行了深入研究。 2015年,成功开发出能量密度为400Wh/Kg,容量为3kWh,输出功率为300W的镁空气电池发电系统。近来,已经成功开发出基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统。电池系统的能量密度高达510Wh/Kg,容量为20kWh,输出功率为1000W。通过实际演示,系统可以同时为电视,电脑,电风扇和10个60W照明灯泡供电。同时,该团队还积极设计开发了用于通信基站备用电源和电动汽车增程器的5kW大功率铝空气电池系统。

    据了解,该研究团队已发表10多篇SCI论文,并申请了20多项关于金属空气电池研究的发明专利。它具有关键材料和组件,单电池和模块化电池组的小型测试准备。能够为最近金属空气电池的工业化做准备。

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