なぜアルミニウム空気電池がリチウム電池に取って代わることができないのですか？

アルミニウム空気電池の化学反応は、亜鉛空気電池の化学反応と似ています。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）水溶液でできています。 。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はリチウム電池に取って代わりますか？

現在、代替リチウム電池として入手可能であり、アルミニウムはまだ試験段階にあり、商業的使用はありません。したがって、一般的に、アルミニウム電池がリチウム電池に置き換わるかどうかはまだ不明です。次に、アルミニウム電池をリチウム電池に置き換えるときにどのような問題が発生するかを見てみましょう。

バッテリーの航続距離から、アルミニウム空気バッテリーはリチウムバッテリーと比較して確かに画期的です。ただし、アルミニウム空気電池は放電プロセス中に水素を生成するため、アノード材料の損失を引き起こすだけでなく、電池の内部損失も増加させます。さらに、アルミニウム空気電池はアルミニウムを消費します。これは、電池の寿命が過ぎたときに必要になります。アルミニウム等の再設置は、アルミニウム空気電池の商業的開発を大きく妨げてきた。また、自動車用途に関しては、アルミニウム空気電池はまだ不明であり、水素燃料電池に匹敵するものすらありません。

アルミニウム空気電池がリチウム電池に取って代わることができない理由の分析

1、主に非常用電源に使用されます

「アルミニウム空気電池は、従来の意味で何度も電気エネルギーを蓄えるために使用される電池ではなく、電気エネルギーを放出する化学反応装置です。」 Chen Taoは、その動作原理は、水中で活性金属を酸化してエネルギーを放出するプロセスであると述べました。 -放出されたエネルギーは、電解質と特殊な電極材料を介して電気エネルギーとして出力されます。

一般的に言えば、アルミニウム空気電池の場合、活性金属はアルミニウムであり、亜鉛空気電池、マグネシウム空気電池などと同様ですが、金属の活性（水または空気中での酸化反応の重症度）にのみ依存します電解質使用するものと他の補助材料はわずかに異なります。

「水を加えるだけ」は、バッテリーのライフサイクルにのみ含まれます。本質的に消費される物質は水ではなくアルミニウムです。」ChenTaoは記者団に、バッテリーの作業プロセスでは、電力は継続的に出力され、金属アルミニウムであると述べました。また、継続的に酸化および消費されて水酸化アルミニウムが生成されます。化学エネルギーを含むアルミニウムを消費します。「100キログラムのアルミニウム空気電池は、3,000キロを駆動するのに十分な電力を蓄えます。」 3,000 kmを超えると、バッテリーの寿命が終わり、再インストールする必要があります。つまり、金属アルミニウムです。

報告によると、アルミニウム空気電池は1960年代から存在しています。しかし、これまでの研究のほとんどは理論段階にとどまっており、実用化はあまり進んでいません。自宅では、その研究は非常用電源に焦点を当てています。海外では、科学者や特定の電極材料の研究、または特殊用途向けの電池システムの研究が、アルミニウム空気電池用途のブレークスルーを見つけようとしています。

2.安全上のリスクをテストする

「不便な使用は、現在のアルミニウム空気電池の最大のボトルネックです。」チェンタオ氏は、より多くの電気エネルギーを蓄えるバッテリーを使用することの不便さに加えて、他の燃料ベースの燃料電池と比較して多くの不便もあると信じています。たとえば、水素燃料電池は簡単に水素を追加できます。記録され、保管され、化学反応装置に輸送されますが、固体金属中のアルミニウムにとっては明らかに不便です。第二に、多くの副反応があり、反応プロセスを制御するのは簡単ではありません。一部の反応生成物は、反応の進行をある程度妨げ、大量の熱を放出し、同時に可燃性および爆発性ガスを生成します。

電気自動車の研究開発への道のりでは、アルミニウムがより重要な役割を果たしているようです。興味深い現象は、米国のテスラ電気自動車のバッテリー寿命が300kmから400kmに増加する可能性があることです。使用されているバッテリーは主にニッケル-コバルト-アルミニウムの三元材料ですが、中国の電気自動車はニッケル-コバルト-マンガンを使用しています。金属の違いはアルミニウムです。

「テスラで使用されているアルミニウム素材は、主に電気エネルギーを複数回蓄えることができるバッテリーに使用されています。その機能はバッテリーのエネルギー密度を高めることであり、同じ重量のバッテリーはより多くの電気エネルギーを蓄えることができるので、車の走行距離はより広くなります。長い。」ChenTaoは、この観点から、それは確かに画期的なことであると信じています。しかし、結果として生じるセキュリティリスクはさらなるテストの対象となります。

リチウムイオン電池で駆動する電気自動車の普及は難しい。最大の障害は走行距離の制限です。現在の耐久性は主に135kmから480kmの間です。途中に多数の急速充電ステーションがない限り、長距離の移動のために電気自動車を運転することは適切ではありません。 200 kmを超える数台の車両は特に高価であり、普及することはできません。

3、車はまだ不明です

アルミニウム空気電池はリチウムイオン電池に取って代わることができますか？吉利汽車研究所は、関連するシミュレーションモデリング実験を行っています。車両のダイナミクスの観点から、電気自動車の車両エネルギー源としてのアルミニウム電池の用途を研究し、電力量とそれ自体が放出できる電力に焦点を当てています。

「実験結果から、アルミニウム空気電池は電池バックアップ電池としてより適しています。」 Du Zhiqiang氏は、アルミニウム空気電池はエネルギー源であり、蓄電池と比較して同じ重量のアルミニウム空気電池のエネルギーを放出できると述べました。さらに、そのエネルギー密度は高いですが、その放出可能なパワーは非常に低く、特にそれが始動したばかりのとき、その使用だけでは自動車のニーズを満たしません。これは燃料車に相当し、燃料タンクは大きいですが、エンジンは非常に小さく、長い道のりを行くことができますが、非常に遅いです。対照的に、リチウムイオン電池の速度はより安定します。同じ電力の（つまり、車両の速度が同じ）アルミニウム空気電池の場合、重量はリチウムイオン電池の4〜5倍になります。

言い換えれば、電気自動車の標準的なエネルギーは、アルミニウム電池の実際の長さを使用してより長い走行距離を取得し、アルミニウム電池はパワータイプの電池で短いということです。車両は優れた動的性能を備えています。

「自動車用途の場合、アルミニウム空気電池はまだ不明です。」 Du Zhiqiangは、アルミニウム空気電池は現在、移動体通信デバイスやノートブックコンピューターで使用されていると考えていますが、実験的であり、それほど広範囲ではありません。今後、電気自動車の分野では、まだまだ解決すべき技術的な問題がたくさんあります。それが電気自動車のエネルギーになることができるかどうかは、市場の最終的な選択に依存します。他の分野では、アルミニウム空気電池自体の技術的特性から、非常用電源や移動式発電所として適しているようです。

吉利の電気自動車用バッテリーの現在の選択から、それは基本的に業界と一致しています。生産モデルは主にリン酸鉄リチウムに基づいています。開発中のモデルは基本的に三元材料を使用しています。 Du Zhiqiang氏は、「将来の開発の方向性は、既存のバッテリーに基づいており、燃料電池を増やし、「燃料電池+バッテリー」のハイブリッド燃料供給を形成することだと個人的に信じています。燃料電池の選択では、水素燃料電池の方が優れています。アルミニウム電池金属燃料電池を待ちます。」