アルミニウム空気電池の開発見通しの分析

アルミニウム空気電池は最近、業界で求められています。誰かがオンラインで「アルミニウム空気電池の見通しはどうですか？」と尋ねました。以下の回答は、バッテリーの専門家からのものです。

Jie Su

空気電池の速度はまだ実験室にあります。データの観点からは、実際にパフォーマンスが大幅に向上しています。それが市場を救うことができるかどうか、しかし結果は製品と等しくない、製品は工業化と等しくない、そして工業化はユーザーの受け入れと等しくない。

したがって、見通しは非常に悪く、保守的で楽観的であるとしか言えません。

中国ではリチウム金属電池の製造工程がマスターされておらず、成熟した技術で国産品を作ることができないかもしれません。私の知る限り、イスラエルの方が優れており、軍事製品はごくわずかです。

卓梁

ニュースはとても良いです、バッテリーもとても良いです、しかし欠点があります。

つまり、充電できません！

放電後、バッテリーを交換するために特別な場所に車を運転する必要があります...これと給油の違いは何ですか？

実際、ニュースで取り上げられたCitroenC1では、このアルミニウム空気電池はリチウムイオン電池と一緒に使用されています。毎日の走行距離は一般的にリチウムイオン電池です。使い切るとアルミ空気電池が作動するので、実はスペアタイヤです。毎日の走行距離が使い果たされ、充電ステーションが見つからない場合のみです。これも使用する場合は、家に帰っていっぱいにするのではなく、変更する必要があります。

テスラに関しては、私は常にリチウムイオン電池を主力として使用することを計画していました。最近、私はギガファクトリーの建設に多額の投資をしました。 2020年に、私は設計出力に到達しただけでした。その前に、「他の実現可能な技術の状況を検討しました」。つまり、最も有望なのはリチウムイオン電池です。

ウェルキンシティ、リチウムイオン電池製品エンジニア

アルミニウム空気電池は、負極として高純度アルミニウムAl（99.99％アルミニウムを含む）、正極として酸素、電解質として水酸化カリウム（KOH）または水酸化ナトリウム（NaOH）の水溶液を使用しています。アルミニウムは空気中の酸素を吸収し、バッテリーが放電すると化学反応を起こし、アルミニウムと酸素を酸化アルミニウムに変換します。アルミニウム空気電池の開発は非常に急速であり、EVへの応用は良い結果を達成しています。有望な電池です。

100キログラムで3,000キロを走行できるのに、なぜリチウムイオン電池を維持する必要があるのでしょうか。そして、リチウムイオン電池が消耗した後に起動しますか？

メリットは優れていますが、デメリットは明らかだと思います。

1.比出力が低く、充電および放電速度が遅くなります。

2.電圧の遅れ、自己放電率が大きい。

3.動作中のアルミニウム空気電池の過熱を防ぐために、熱管理システムが必要です

したがって、見通しは確かにありますが、これらの致命的な欠点が解決される前に、リチウムイオン電池は短期間で交換されません。

さまざまな空気電池が古くから存在しており、予備電池の範囲に属しています。電気がないときに金属片を交換することを考えてください。とても完璧です。しかし、そのような電池には共通の問題があります。完全な電解質膜ソリューションがないため、このタイプの電池の用途を拡大することはできませんでした。この膜は、灰汁中の金属の安定性を保護する必要があります。電流をイオンの形で輸送する必要があります。バッテリーのセパレーターにおける電解質の役割を考慮してください。塩化チオニルリチウムにおけるリチウム金属の電解質膜の役割について考えてみてください。これらは、空気電池の最初のブレークスルーです。

付録：アルミニウム空気電池ウェルカムマシンテスラ特許ターゲット金属空気電池

メディアの報道によると、2014年のアトランタアドバンストオートモーティブバッテリーカンファレンスで、アルコアとイスラエルのフィナジーは、フィナジーアルミニウム空気バッテリーのさらなる開発に関する共同開発契約に署名しました。 Phinergyアルミニウム空気電池は、電気自動車の航続距離を効果的に改善できます。共同開発契約の具体的な事業範囲には、主に新素材、新プロセス、部品およびコンポーネントが含まれます。この共同開発の目的は、アルミニウムと空気をできるだけ早く促進することです。電池アナリストの商品化によると、アルコアの最新の研究結果に加えて、テスラの特許技術は金属電池も対象としており、将来的にはアルミニウム電池の実際の商品化の可能性を排除するものではありません。

アルミ空気電池が将来の電池の方向性となる

メディアの報道によると、2014年アトランタアドバンストオートモーティブバッテリーカンファレンス（2014年2月3〜7日に米国アトランタで開催）で、アルコアとイスラエルのフィナジーはさらにフィナジーアルミニウム空気バッテリーを開発しました。この問題は共同開発協定に署名しました。

非充電式電池として、アルミニウム空気電池は1960年代から存在し、非常に高いエネルギー密度を持っています。アルミニウム空気電池は、触媒空気カソード、電解質、および理論エネルギー比が8.1kWh / kgの金属アルミニウムアノードで構成されており、リチウム空気電池の13.0kWh / kgに次ぐものです。しかし、放電過程での空気アルミニウム電池の陽極腐食は水素を発生させるため、陽極材料の過剰消費を引き起こすだけでなく、電池内部の電気的損失を増加させ、それによって空気アルミニウム電池の商品化を深刻に妨げます。 。これまで、上記の問題を解決する方法は、主に高純度の金属アルミニウムに特定の合金元素をドープして金属アルミニウムアノードの耐食性を向上させるか、電解質に腐食防止剤を添加することでした。

アルコアのエグゼクティブバイスプレジデント兼最高技術責任者であるレイモンドキルマー博士は最近、アルコアは技術材料に関する幅広い専門知識を持ち、新製品の商品化において豊富な経験を持っていると述べました。これにより、Phinergyアルミニウム空気電池が商品化されます。また、Phinergyにとっても非常に魅力的です。現在、自動車業界は、従来のガソリンに取って代わることができる、新しいゼロエミッションで無公害のエネルギー源を探しています。 Phinergyアルミニウム空気電池は、車の航続距離が良好であることを保証できるため、Phinergyアルミニウム空気電池は、従来のガソリンに取って代わり、汚染のない新エネルギーのゼロエミッションを実現する可能性が最も高いです。

Phinergyによると、金属アルミニウムのエネルギー利用を増やし、不要な化学反応エネルギー消費を減らすことができる、金属アルミニウムアノードの独自の製造プロセスが開発されました。 Phinergyはまた、バッテリーのエネルギー利用を改善するために設計された高度なバッテリー管理システムも開発したと述べました。 Phinergyアルミニウム空気電池の空気陰極には、酸素を通過させて二酸化炭素を遮断する独自の革新的な構造を使用した専用の銀ベースの触媒が装備されています。この革新的な構造により、Phinergyアルミニウム電池の空気陰極は電極の炭化を効果的に回避できるため、動作寿命は数千時間に達する可能性があります。 Phinergyアルミニウム空気電池が動作しているとき、その内部の金属アルミニウムは水酸化アルミニウムに反応します。水酸化アルミニウムは、アルミニウムプラントの処理を通じてリサイクルできるため、持続可能な使用を実現できます。

Phinergyによると、Phinergyアルミニウム電池には50枚のアルミニウム板が含まれており、それぞれが20マイルのエネルギーを駆動できるため、Phinergyアルミニウム電池全体が1000マイル（約160万メートル）に達する可能性があります。さらに、Phinergyアルミニウム空気電池は電気自動車のディスプレイにうまく統合されました。 Phinergyは、電気自動車業界でのアプリケーションに加えて、その金属空気電池は、病院、データセンター用の商用非常用発電機、汎用発電機、モバイルホームなどの防衛アプリケーションなどの固定エネルギーアプリケーションにも使用できると述べました。と無人車両。

テスラが特許を取得した金属空気電池

電気自動車の開発における最大のボトルネックは、バッテリー技術にあります。電気自動車には、一般に、充電時間が長く、走行距離が短いなどの致命的な欠点があるためです。

しかし、これらの致命的な欠陥は克服されており、テスラモーターズと呼ばれる会社によってリークされた会社は、それが自動車用バッテリーの分野で大きな進歩を遂げたことを示しています。メディアの報道によると、この特許は、リチウムイオンと最大400マイル（650 km）を移動できる金属空気電池で構成されるバッテリーパックについて説明しています。英語の文字Eは経済を表し、テスラモードlEは電気自動車の大規模なアプリケーションをフラット化するために道路に配置され、30,000米ドルで販売され、航続距離は200マイルに達すると予想されます。

さらに、外国メディアの報道によると、テスラモーターコーポレーションは2010年12月8日に「電気自動車拡張範囲ハイブリッドバッテリーパックシステム」の特許を申請し、2013年6月25日に米国特許庁によって承認されました。ハイブリッドパワー列車にはガソリンエンジンは搭載されません。この特許で言及されているハイブリッドシステムは、実際には電気から電気へのものです。 2種類のバッテリーを使用すると、理論的には電気自動車の航続距離を長くすることができます。

報告によると、テスラの「拡張範囲ハイブリッドバッテリーシステム」には、標準のリチウムイオンバッテリーパック、コントローラー、および従来のモーターが含まれています。問題を複雑にするために、金属空気化学バッテリーパックもあります。リチウムイオンバッテリーパックは車に直接電力を供給し、金属空気バッテリーパックはリチウムイオンバッテリーパックに電力を供給します。テスラの特許取得済みの設計では、金属空気電池パックが基本的に拡張範囲の内燃エンジンに取って代わりました。金属空気電池はエネルギー密度が高く、より多くの電気エネルギーを蓄えることができます。理論的には、拡張範囲として機能できますが、電力密度は比較的低くなります。

業界関係者によると、バッテリー技術は真の主流製品になるために大きな飛躍を遂げる必要があります。現在、航続距離が短く、充電時間が長く、バッテリーコストが高い山が3つあり、電気自動車を文明化することはできません。テスラが将来発売する予定のモードLEは、一般向けの電気自動車製品です。したがって、テスラはバッテリーコストを現在よりも低いレベルに圧縮する必要があります。

テスラが使用する高エネルギー密度バッテリーには、サイクル寿命が短い（500サイクル）という大きな欠点があると報告されており、1サイクルは定格kWhのバッテリーの完全放電サイクルとして定義されます。ボルトは定格電力の65％を使用し、完全放電ごとに0.65のライフサイクルを使用します。言い換えれば、テスラはほぼ90％のバッテリー定格電力を使用しています。例として85kWhModelSを取り上げます。その単一充電の航続距離は300キロメートルであり、各ライフサイクルは0.9ライフサイクルを使用します。 100,000マイルまで運転します。その時、バッテリーは333回放電します。放電深度（DOD）は90％に達し、これは300サイクルに相当し、簡単に500サイクルに達する可能性があります。ヴォランダのシングルチャージの航続距離はわずか38マイルです。 100,000マイルまで運転する場合、バッテリーサイクルは1710回に達する必要があり、Bitslaははるかに高くなります。

インサイダーは、テスラの「特許」は、毎日の運転（通常は40マイル以内）に使用でき、毎日充電する必要があるVolandaバッテリーに似たハイブリッドバッテリーにすぎないと指摘しました。運転習慣によると、拡張範囲バッテリーはめったに使用されないため、サイクル寿命が非常に短い化学成分である可能性があります。さらに、拡張範囲電池は、必ずしも金属空気で構成されている必要はなく、高エネルギー密度、低サイクル寿命、および低コストを有する任意の化学成分であり得る。したがって、テスラの「拡張範囲ハイブリッドバッテリーシステム」は、コンセプトが望ましいかどうかにかかわらず、コンセプトの単なる拡張ですが、テスラModelE電気自動車の性能も確認する必要があります。

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